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設(shè)備的重要組成部分，也是影響鐵路運輸安全的關(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，且遠離信號工區(qū)，對其進行巡檢巡視要花費大量時間用在路途上，一旦發(fā)生設(shè)備故障，往往處理時間比較長，導(dǎo)致故障延時較長，對運輸效率影響很大。
[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)通信方式均需單獨使用一對電纜芯線作為傳輸介質(zhì)，外加供電線路整個系統(tǒng)總共需要兩對電纜芯線。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)的實時性低。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)，可實時監(jiān)測移頻軌道電路的運用狀態(tài)，它能夠為移頻軌道電路設(shè)備實施狀態(tài)修提供實時、詳細、必要和準確的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，為實現(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，也可實現(xiàn)故障點快速定位、及時維修、縮短故障延時，并能有效降低信號工的勞動強度，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、下一個相鄰軌道區(qū)段的接收調(diào)諧單元;
每個發(fā)送/接收調(diào)諧單元設(shè)置有一個監(jiān)測單元分機；監(jiān)測單元分機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)督模塊實現(xiàn)對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；同時承擔(dān)載頻、低頻信息的解碼計算，極阻抗、零阻抗的矢量計算。
[0006]高速電力載波通信模塊的通信速率為200Mbps，點對點最長通信距離為1.5km，在一個高速電力載波通信網(wǎng)絡(luò)中最大可實現(xiàn)16級中繼；
每個發(fā)送/接收調(diào)諧單元的監(jiān)測單元分機通過高速電力載波通信向集中管理機實時傳輸被測對象的采樣數(shù)據(jù)，集中管理機分別連接信號集中監(jiān)測系統(tǒng)和操作終端。
[0007]有益效果，本系統(tǒng)對調(diào)諧匹配單元鋼包銅線的電流逐根進行實時采集，目的是為了能夠檢測鋼包銅線安裝的可靠性。系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)鋼包銅線接觸不良甚至斷線等故障。對軌面電壓值，電纜側(cè)電壓進行實時采集，能夠?qū)υO(shè)備運行中軌面電壓和電纜側(cè)電壓的變化提供數(shù)據(jù)支撐。對調(diào)諧匹配單元的極阻抗、零阻抗進行了矢量計算。能夠充分展示調(diào)諧匹配單元的工況。與信號集中監(jiān)測系統(tǒng)實行無縫連接，共用信號集中監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通道從而達到了節(jié)約資源的目的。提供準確的預(yù)警信息和報警信息。與信號集中監(jiān)測系統(tǒng)相結(jié)合，實現(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，對故障點能進行較為準確的定位。
【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本發(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)采樣點及測試對象結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0010]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
[0011]參看圖1，每個監(jiān)測單元分機通過一對貫通線連接。連接方式可以是1對N的方式或Μ對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，為電特性的采集與計算提供可靠的理論依據(jù)，為實時數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的技術(shù)保障。被測對象結(jié)構(gòu)包括匹配部分和調(diào)諧部分，一個調(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)和下一個相鄰軌道區(qū)段的接收調(diào)諧單元(TAD+BA)。每一個調(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)都存在一個極阻抗和一個零阻抗。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)在每個發(fā)送/接收調(diào)諧單元(TAD+BA)放置一個監(jiān)測單元分機，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；同時承擔(dān)載頻、低頻信息的解碼計算，極阻抗、零阻抗的矢量計算。采集監(jiān)督模塊采用ARM芯片(Advanced RISC Machines,即可以認為是一個公司的名字，也可以認為是對一類微處理器的通稱，還可以認為是一種技術(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)計的芯核具有功耗低、成本低等顯著優(yōu)點，因此獲得眾多的半導(dǎo)體廠家和整機廠商的大力支持，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、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。ARM處理器的三大特點是:耗電少功能強、16位/32位雙指令集和眾多合作伙伴。)，通過編制軟件實現(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)集中管理機的指令將采集監(jiān)督模塊(WSM-S)的監(jiān)測數(shù)據(jù)及時上傳到室內(nèi)集中管理機，二是作為下一個調(diào)諧區(qū)的通信中繼單元把室內(nèi)集中管理機的指令轉(zhuǎn)發(fā)給下一個調(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)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個子信道上進行傳輸。正交信號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)。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個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合并成單一的信號，從而完成信號傳送。由于這種技術(shù)具有在雜波干擾下傳送信號的能力，因此常常會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]集中管理機通過貫通線和每個發(fā)送/接收調(diào)諧單元(TAD+BA)的監(jiān)測分機連接，提供所需的電源。集中管理機負責(zé)對監(jiān)測單元分機進行管理和通信，通過高速電力載波通信采用輪詢的方式巡呼每個監(jiān)測單元分機，被叫監(jiān)測單元分機應(yīng)答，將接收到的監(jiān)測單元分機的監(jiān)測信息和數(shù)據(jù)進行存儲分析處理，進行圖表和曲線顯示，與集中管理機設(shè)置好的上下限進行比較對超限參數(shù)進行報警，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、鋼包銅線以及信號電纜等)全方位動態(tài)電特性監(jiān)測。圖中，V3V1是電流采樣點；U3U1是鋼包銅線電流和軌面電壓采樣點；E2E1是電纜側(cè)電壓和電流采樣點。
【主權(quán)項】
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、下一個相鄰軌道區(qū)段的接收調(diào)諧單元； 每個發(fā)送/接收調(diào)諧單元設(shè)置有一個監(jiān)測單元分機；監(jiān)測單元分機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；同時承擔(dān)載頻、低頻信息的解碼計算，極阻抗、零阻抗的矢量計算。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，點對點最長通信距離為1.5km，在一個高速電力載波通信網(wǎng)絡(luò)中最大可實現(xiàn)16級中繼。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，每個發(fā)送/接收調(diào)諧單元的監(jiān)測單元分機通過高速電力載波通信向集中管理機實時傳輸被測對象的采樣數(shù)據(jù)，集中管理機分別連接信號集中監(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、下一個相鄰軌道區(qū)段的接收調(diào)諧單元；每個發(fā)送/接收調(diào)諧單元設(shè)置有一個監(jiān)測單元分機；監(jiān)測單元分機包括依次連接的采集監(jiān)督模塊、高速電力載波通信模塊；每個發(fā)送/接收調(diào)諧單元的監(jiān)測單元分機通過高速電力載波通信向集中管理機實時傳輸被測對象的采樣數(shù)據(jù)，集中管理機分別連接信號集中監(jiān)測系統(tǒng)和操作終端。本系統(tǒng)對調(diào)諧匹配單元鋼包銅線的電流逐根進行實時采集，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】CN105270441
【申請?zhí)枴緾N201510782630
【發(fā)明人】祁新, 楊智琦, 王伯軍, 成遠, 肖丹
【申請人】上海鐵大電信科技股份有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月16日