基于高速電力載波通信的移頻軌道電路綜合監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路監(jiān)測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高速電力載波通信以及軌道電路綜合監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]移頻軌道電路是鐵路信號(hào)設(shè)備的重要組成部分，也是影響鐵路運(yùn)輸安全的關(guān)鍵設(shè)備之一。移頻軌道電路室外設(shè)備由于數(shù)量多、分布范圍廣，且遠(yuǎn)離信號(hào)工區(qū)，對(duì)其進(jìn)行巡檢巡視要花費(fèi)大量時(shí)間用在路途上，一旦發(fā)生設(shè)備故障，往往處理時(shí)間比較長，導(dǎo)致故障延時(shí)較長，對(duì)運(yùn)輸效率影響很大。
[0003]目前已上道使用的移頻軌道電路室外監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信方式大多采用RS485數(shù)據(jù)總線或CAN數(shù)據(jù)總線。上述數(shù)據(jù)通信方式均需單獨(dú)使用一對(duì)電纜芯線作為傳輸介質(zhì)，外加供電線路整個(gè)系統(tǒng)總共需要兩對(duì)電纜芯線。在已建成的既有鐵路推廣過程中極易遇到備用電纜數(shù)不足的情況。如果采用重新敷設(shè)電纜的方案則會(huì)極大的推高建設(shè)成本，不利于系統(tǒng)的推廣。即便沒有遇到備用電纜數(shù)不足的情況，RS485數(shù)據(jù)總線和CAN數(shù)據(jù)總線在該種長距離通信應(yīng)用的通信速率也最高不超過9600bps，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量低從而使得系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性低。在當(dāng)今逐步推廣智能診斷的趨勢下，過少的數(shù)據(jù)無法使得系統(tǒng)無法確切診斷移頻軌道電路的工作狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種基于高速電力載波通信的移頻軌道電路綜合監(jiān)測系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測移頻軌道電路的運(yùn)用狀態(tài)，它能夠?yàn)橐祁l軌道電路設(shè)備實(shí)施狀態(tài)修提供實(shí)時(shí)、詳細(xì)、必要和準(zhǔn)確的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)移頻軌道電路室外設(shè)備狀態(tài)的智能診斷給出有力的支撐，能有效預(yù)防設(shè)備故障的發(fā)生。一旦發(fā)生設(shè)備故障，也可實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)快速定位、及時(shí)維修、縮短故障延時(shí)，并能有效降低信號(hào)工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高其工作效率。
[0005]為了解決上述問題本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的:
基于高速電力載波通信的移頻軌道電路綜合監(jiān)測系統(tǒng)，被測軌道區(qū)間包括若干調(diào)諧區(qū)，每個(gè)調(diào)諧區(qū)包括本軌道區(qū)段發(fā)送調(diào)諧單元、空心線圈、下一個(gè)相鄰軌道區(qū)段的接收調(diào)諧單元;
每個(gè)發(fā)送/接收調(diào)諧單元設(shè)置有一個(gè)監(jiān)測單元分機(jī)；監(jiān)測單元分機(jī)包括依次連接的采集監(jiān)督模塊、高速電力載波通信模塊；
采集監(jiān)督模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)移頻軌道電路室外軌旁設(shè)備的電壓值、電流值、50Hz牽引回流干擾電壓值的采集；同時(shí)承擔(dān)載頻、低頻信息的解碼計(jì)算，極阻抗、零阻抗的矢量計(jì)算。
[0006]高速電力載波通信模塊的通信速率為200Mbps，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)最長通信距離為1.5km，在一個(gè)高速電力載波通信網(wǎng)絡(luò)中最大可實(shí)現(xiàn)16級(jí)中繼；
每個(gè)發(fā)送/接收調(diào)諧單元的監(jiān)測單元分機(jī)通過高速電力載波通信向集中管理機(jī)實(shí)時(shí)傳輸被測對(duì)象的采樣數(shù)據(jù)，集中管理機(jī)分別連接信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)和操作終端。
[0007]有益效果，本系統(tǒng)對(duì)調(diào)諧匹配單元鋼包銅線的電流逐根進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，目的是為了能夠檢測鋼包銅線安裝的可靠性。系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼包銅線接觸不良甚至斷線等故障。對(duì)軌面電壓值，電纜側(cè)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行中軌面電壓和電纜側(cè)電壓的變化提供數(shù)據(jù)支撐。對(duì)調(diào)諧匹配單元的極阻抗、零阻抗進(jìn)行了矢量計(jì)算。能夠充分展示調(diào)諧匹配單元的工況。與信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)行無縫連接，共用信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通道從而達(dá)到了節(jié)約資源的目的。提供準(zhǔn)確的預(yù)警信息和報(bào)警信息。與信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了軌道電路設(shè)備的閉環(huán)檢測，為狀態(tài)修提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐，對(duì)故障點(diǎn)能進(jìn)行較為準(zhǔn)確的定位。
【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來詳細(xì)說明本發(fā)明；
圖1為本發(fā)明所述的基于高速電力載波通信的移頻軌道電路綜合監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明所述的基于高速電力載波通信的移頻軌道電路綜合監(jiān)測系統(tǒng)的室外數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)及測試對(duì)象結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0011]參看圖1，每個(gè)監(jiān)測單元分機(jī)通過一對(duì)貫通線連接。連接方式可以是1對(duì)N的方式或Μ對(duì)N方式。采用ARM、DSP及高速電力載波通信等技術(shù)，為鐵路移頻軌道電路綜合監(jiān)測系統(tǒng)的室外數(shù)據(jù)采集終端硬件的開發(fā)提供良好的處理器平臺(tái)，為電特性的采集與計(jì)算提供可靠的理論依據(jù)，為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的技術(shù)保障。被測對(duì)象結(jié)構(gòu)包括匹配部分和調(diào)諧部分，一個(gè)調(diào)諧區(qū)包括本軌道區(qū)段發(fā)送調(diào)諧單元(TAD+BA)，空心線圈(SVA)和下一個(gè)相鄰軌道區(qū)段的接收調(diào)諧單元(TAD+BA)。每一個(gè)調(diào)諧區(qū)的發(fā)送調(diào)諧單元和接收調(diào)諧單元在調(diào)諧區(qū)都存在一個(gè)極阻抗和一個(gè)零阻抗。極阻抗和零阻抗是反應(yīng)軌道區(qū)段性能的重要參數(shù)。因此對(duì)極阻抗和零阻抗的測量是很有意義的。鐵路移頻軌道電路綜合監(jiān)測系統(tǒng)在每個(gè)發(fā)送/接收調(diào)諧單元(TAD+BA)放置一個(gè)監(jiān)測單元分機(jī)，包括采集監(jiān)督模塊(WSM-S)和高速電力載波通信模塊(WSM-PLC)。
[0012]采集監(jiān)督模塊(WSM-S)的作用是實(shí)現(xiàn)移頻軌道電路室外軌旁設(shè)備的電壓值、電流值、50Hz牽引回流干擾電壓值的采集；同時(shí)承擔(dān)載頻、低頻信息的解碼計(jì)算，極阻抗、零阻抗的矢量計(jì)算。采集監(jiān)督模塊采用ARM芯片(Advanced RISC Machines,即可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。ARM公司自成立以來，一直以IP(Intelligence Property)提供者的身份向各大半導(dǎo)體制造商出售知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而自己從不介入芯片的生產(chǎn)銷售，加上其設(shè)計(jì)的芯核具有功耗低、成本低等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此獲得眾多的半導(dǎo)體廠家和整機(jī)廠商的大力支持，在32位嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域獲得了巨大的成功，已經(jīng)占有75%以上的32位RISC嵌入式產(chǎn)品市場。在低功耗、低成本的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域確立了市場領(lǐng)導(dǎo)地位。設(shè)計(jì)、生產(chǎn)ARM芯片的國際大公司已經(jīng)超過50多家，國內(nèi)中興通訊和華為通訊等公司也已經(jīng)購買ARM公司的芯核用于通訊專用芯片的設(shè)計(jì)。ARM處理器的三大特點(diǎn)是:耗電少功能強(qiáng)、16位/32位雙指令集和眾多合作伙伴。)，通過編制軟件實(shí)現(xiàn)通信調(diào)制、解調(diào)及完成電壓、電流、頻率等量的測量，并將測試數(shù)據(jù)傳送給高速電力載波通信模塊(WSM-PLC)等功能。
[0013]高速電力載波通信模塊(WSM-PLC)與采集監(jiān)督模塊(WSM-S)連接，其作用一是接收來自室內(nèi)集中管理機(jī)的指令將采集監(jiān)督模塊(WSM-S)的監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)上傳到室內(nèi)集中管理機(jī)，二是作為下一個(gè)調(diào)諧區(qū)的通信中繼單元把室內(nèi)集中管理機(jī)的指令轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)調(diào)諧區(qū)，起到中繼轉(zhuǎn)發(fā)的作用。高速電力載波通信模塊(WSM-PLC)采用OFDM (OrthogonalFrequency Divis1n Multiplexing)即正交頻分復(fù)用技術(shù)，OFDM主要思想是:將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號(hào)可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾(ISI)。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上可以看成平坦性衰落，從而可以消除碼間串?dāng)_，而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對(duì)容易。0FDM技術(shù)是ΗΡΑ聯(lián)盟(HomePlug Power line Alliance)工業(yè)規(guī)范的基礎(chǔ)，它采用一種不連續(xù)的多音調(diào)技術(shù)，將被稱為載波的不同頻率中的大量信號(hào)合并成單一的信號(hào)，從而完成信號(hào)傳送。由于這種技術(shù)具有在雜波干擾下傳送信號(hào)的能力，因此常常會(huì)被利用在容易受外界干擾或者抵抗外界干擾能力較差的傳輸介質(zhì)中。
[0014]集中管理機(jī)通過貫通線和每個(gè)發(fā)送/接收調(diào)諧單元(TAD+BA)的監(jiān)測分機(jī)連接，提供所需的電源。集中管理機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)監(jiān)測單元分機(jī)進(jìn)行管理和通信，通過高速電力載波通信采用輪詢的方式巡呼每個(gè)監(jiān)測單元分機(jī)，被叫監(jiān)測單元分機(jī)應(yīng)答，將接收到的監(jiān)測單元分機(jī)的監(jiān)測信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)分析處理，進(jìn)行圖表和曲線顯示，與集中管理機(jī)設(shè)置好的上下限進(jìn)行比較對(duì)超限參數(shù)進(jìn)行報(bào)警，并根據(jù)需要將數(shù)據(jù)上傳給原有的集中監(jiān)測或終端。
[0015]參看圖2，本發(fā)明對(duì)鐵路區(qū)間軌道電路綜合監(jiān)測系統(tǒng)的室外數(shù)據(jù)采集終端對(duì)移頻區(qū)間軌道電路室外設(shè)備(包括調(diào)諧單元、匹配單元、調(diào)諧匹配單元、鋼包銅線以及信號(hào)電纜等)全方位動(dòng)態(tài)電特性監(jiān)測。圖中，V3V1是電流采樣點(diǎn)；U3U1是鋼包銅線電流和軌面電壓采樣點(diǎn)；E2E1是電纜側(cè)電壓和電流采樣點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于高速電力載波通信的移頻軌道電路綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，被測軌道區(qū)間包括若干調(diào)諧區(qū)，每個(gè)調(diào)諧區(qū)包括本軌道區(qū)段發(fā)送調(diào)諧單元、空心線圈、下一個(gè)相鄰軌道區(qū)段的接收調(diào)諧單元； 每個(gè)發(fā)送/接收調(diào)諧單元設(shè)置有一個(gè)監(jiān)測單元分機(jī)；監(jiān)測單元分機(jī)包括依次連接的采集監(jiān)督模塊、高速電力載波通信模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高速電力載波通信的移頻軌道電路綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述采集監(jiān)督模塊是對(duì)移頻軌道電路室外軌旁設(shè)備的電壓值、電流值、50Hz牽引回流干擾電壓值的采集；同時(shí)承擔(dān)載頻、低頻信息的解碼計(jì)算，極阻抗、零阻抗的矢量計(jì)算。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高速電力載波通信的移頻軌道電路綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述高速電力載波通信模塊的通信速率為200Mbps，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)最長通信距離為1.5km，在一個(gè)高速電力載波通信網(wǎng)絡(luò)中最大可實(shí)現(xiàn)16級(jí)中繼。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高速電力載波通信的移頻軌道電路綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，每個(gè)發(fā)送/接收調(diào)諧單元的監(jiān)測單元分機(jī)通過高速電力載波通信向集中管理機(jī)實(shí)時(shí)傳輸被測對(duì)象的采樣數(shù)據(jù)，集中管理機(jī)分別連接信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)和操作終端。
【專利摘要】本發(fā)明提供基于高速電力載波通信的移頻軌道電路綜合監(jiān)測系統(tǒng)，被測軌道區(qū)間包括若干調(diào)諧區(qū)，每個(gè)調(diào)諧區(qū)包括本軌道區(qū)段發(fā)送調(diào)諧單元、空心線圈、下一個(gè)相鄰軌道區(qū)段的接收調(diào)諧單元；每個(gè)發(fā)送/接收調(diào)諧單元設(shè)置有一個(gè)監(jiān)測單元分機(jī)；監(jiān)測單元分機(jī)包括依次連接的采集監(jiān)督模塊、高速電力載波通信模塊；每個(gè)發(fā)送/接收調(diào)諧單元的監(jiān)測單元分機(jī)通過高速電力載波通信向集中管理機(jī)實(shí)時(shí)傳輸被測對(duì)象的采樣數(shù)據(jù)，集中管理機(jī)分別連接信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)和操作終端。本系統(tǒng)對(duì)調(diào)諧匹配單元鋼包銅線的電流逐根進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，目的是為了能夠檢測鋼包銅線安裝的可靠性。系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼包銅線接觸不良甚至斷線等故障。
【IPC分類】B61L1/18, B61L23/00
【公開號(hào)】CN105270441
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510782630
【發(fā)明人】祁新, 楊智琦, 王伯軍, 成遠(yuǎn), 肖丹
【申請(qǐng)人】上海鐵大電信科技股份有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年11月16日