一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)，所述系統(tǒng)由檢測(cè)點(diǎn)、計(jì)軸通道與計(jì)軸主機(jī)上的功能模塊一對(duì)一連接構(gòu)成，且各個(gè)功能模塊之間通過(guò)冗余的現(xiàn)場(chǎng)總線連接。每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)由計(jì)軸模塊和一組傳感器組成。該一組傳感器安裝在鋼軌上，與計(jì)軸模塊相連接。計(jì)軸主機(jī)由多個(gè)功能模塊組成，每個(gè)功能模塊根據(jù)專用配置數(shù)據(jù)，分別對(duì)檢測(cè)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果輸出。該技術(shù)方案與傳統(tǒng)的集中式主機(jī)相比，可以大幅降低受故障影響的區(qū)段數(shù)量，提高了系統(tǒng)的可用性；與傳統(tǒng)的分布式主機(jī)相比，由于使用了高度集成的功能模塊和現(xiàn)場(chǎng)總線，大幅減少板卡數(shù)量并取消跳線使用，便于進(jìn)行系統(tǒng)診斷和維護(hù)升級(jí)，大幅提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。
【專利說(shuō)明】一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路信號(hào)系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中，為檢查軌道區(qū)段或道岔區(qū)段的列車占用狀態(tài)，一般采用軌道電路方式。然而，在環(huán)境特殊的地區(qū)，由于軌道電路無(wú)法可靠地進(jìn)行區(qū)段占用/空閑的檢查，因此，引入了計(jì)軸技術(shù)，通過(guò)檢查兩個(gè)或多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)之間的軸數(shù)情況，判斷區(qū)段內(nèi)是否有車占用。
[0003]在鐵路信號(hào)系統(tǒng)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的集中式和分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作為公知的技術(shù)已經(jīng)有了長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)一，集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。采用集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，一種功能板卡負(fù)責(zé)采集檢測(cè)點(diǎn)信息，一種功能板卡負(fù)責(zé)采集區(qū)段復(fù)零信息，另有一種部分板卡負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)區(qū)段輸出；核心的主CPU板負(fù)責(zé)進(jìn)行全部檢測(cè)點(diǎn)和全部區(qū)段狀態(tài)的計(jì)算和評(píng)估工作；各個(gè)功能板卡和主CPU板之間采用總線連接?，F(xiàn)有技術(shù)二，分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示。采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，一種板卡用于濾波或放大檢測(cè)點(diǎn)信號(hào)，一種功能板卡(區(qū)段板卡)進(jìn)行檢測(cè)點(diǎn)和區(qū)段狀態(tài)的計(jì)算和評(píng)估工作；各個(gè)功能板卡之間的通信通過(guò)復(fù)雜的配線和跳線連接實(shí)現(xiàn)。
[0005]上述現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點(diǎn):采用集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，由于全部檢測(cè)點(diǎn)與全部區(qū)段的數(shù)據(jù)均由主CPU板進(jìn)行計(jì)算和評(píng)估，在主CPU板出現(xiàn)故障或者受到瞬時(shí)強(qiáng)干擾時(shí)，全部區(qū)段將會(huì)同時(shí)出現(xiàn)故障，在一臺(tái)主機(jī)帶多個(gè)區(qū)段的情況下，將影響全部區(qū)段的運(yùn)行；對(duì)于地鐵線路來(lái)說(shuō)，當(dāng)一臺(tái)主機(jī)監(jiān)測(cè)24個(gè)區(qū)段時(shí)，如果主CPU板出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致4至5個(gè)地鐵車站停止運(yùn)營(yíng)。采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，由于功能板卡類型太多，不同功能板卡實(shí)現(xiàn)的功能不同，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)較為復(fù)雜，所需的板卡數(shù)量也較多；由于不同功能板卡之間通過(guò)配線和跳線實(shí)現(xiàn)通信連接，難以采用集中診斷的方式，在故障恢復(fù)和系統(tǒng)升級(jí)時(shí)，均需要較長(zhǎng)的維護(hù)時(shí)間和較大的維護(hù)工作量。為實(shí)現(xiàn)區(qū)段列車占用/空閑檢測(cè)，需要在計(jì)軸系統(tǒng)中對(duì)區(qū)段和檢測(cè)點(diǎn)之間的關(guān)系以及一些功能需求進(jìn)行配置。現(xiàn)有的計(jì)軸設(shè)備中，通常采用硬件跳線設(shè)置和背板的手工配線來(lái)配置這些專用數(shù)據(jù)。采用這種配置方式，一方面需要在機(jī)籠中插入跳線配置板，占用設(shè)備空間；另一方面配置不夠靈活，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能配置。
[0006]中國(guó)多年的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，集中式和分布式計(jì)軸系統(tǒng)分別存在故障影響面太大和診斷維護(hù)較為復(fù)雜的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)上述提到的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明將功能模塊的概念引入到計(jì)軸系統(tǒng)中，開(kāi)發(fā)了一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)，其目的是:實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有集中式和分布式結(jié)構(gòu)相比具有更高的可用性和可維護(hù)性的計(jì)軸系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是:一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)，計(jì)軸系統(tǒng)包括用于檢測(cè)列車車輪信號(hào)的檢測(cè)點(diǎn)，所述檢測(cè)點(diǎn)的傳感器安裝在鋼軌的一側(cè)，檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)并將列車車輪信號(hào)發(fā)送給計(jì)軸主機(jī)上的功能模塊，功能模塊對(duì)接收到的全部車輪信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，判定軌道區(qū)段的列車占用或空閑狀態(tài)，并將該狀態(tài)輸出。所述的計(jì)軸系統(tǒng)由檢測(cè)點(diǎn)通過(guò)計(jì)軸通道與計(jì)軸主機(jī)上的功能模塊一對(duì)一直接連接構(gòu)成。
[0009]所述每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)包含安裝在鋼軌上的一對(duì)或多個(gè)傳感器，該一對(duì)或多個(gè)傳感器用于列車過(guò)車的軸數(shù)統(tǒng)計(jì)、方向判斷和抗干擾判斷。
[0010]所述計(jì)軸主機(jī)由多個(gè)功能模塊構(gòu)成，每個(gè)功能模塊能夠獨(dú)立、完整地實(shí)現(xiàn)一個(gè)區(qū)段相關(guān)信息的采集、計(jì)算和輸出功能。
[0011]所述計(jì)軸主機(jī)的各個(gè)功能模塊之間通過(guò)冗余的現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通信。
[0012]所述計(jì)軸主機(jī)的每個(gè)功能模塊包含兩個(gè)或兩個(gè)以上CPU，CPU之間的數(shù)據(jù)交換和比較所使用的通道獨(dú)立于功能模塊之間的通道。
[0013]所述檢測(cè)點(diǎn)的計(jì)軸模塊可通過(guò)光纜或者電纜與計(jì)軸主機(jī)相連。
[0014]所述計(jì)軸主機(jī)使用的計(jì)軸專用數(shù)據(jù)由軟件配置生成，而非使用硬件跳線。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0016]一、一個(gè)計(jì)軸功能模塊可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的放大功能、計(jì)軸功能以及輸出功能等多個(gè)不同的功能。為實(shí)現(xiàn)與一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的連接，現(xiàn)有技術(shù)需要使用三塊板卡，而本發(fā)明只需要一個(gè)模塊。因此，從板卡數(shù)量來(lái)看，與集中式結(jié)構(gòu)相比，模塊化計(jì)軸系統(tǒng)所需的板卡數(shù)量?jī)H為一半左右；與分布式結(jié)構(gòu)相比，模塊化計(jì)軸系統(tǒng)所需板卡的數(shù)量?jī)H為三分之一左右。
[0017]二、通過(guò)采用冗余的現(xiàn)場(chǎng)總線取消了現(xiàn)有技術(shù)中各種復(fù)雜的跳線和配線，提高了計(jì)軸系統(tǒng)的可維護(hù)性?，F(xiàn)有技術(shù)中，為將檢測(cè)點(diǎn)發(fā)來(lái)的車輪信號(hào)傳送到關(guān)聯(lián)的計(jì)軸板卡上，各個(gè)板卡之間需要通過(guò)復(fù)雜的配線和跳線連接，這些跳線一方面增加了故障點(diǎn)和故障維護(hù)時(shí)間，另一方面也對(duì)維護(hù)管理工作提出了更高的要求。
[0018]三、通過(guò)采用軟件配置方式降低了站型配置的復(fù)雜性，使計(jì)軸系統(tǒng)能夠適用于全部可能的站型配置。現(xiàn)有技術(shù)中，站型配置采用硬件跳線配置方式，一般只能實(shí)現(xiàn)少數(shù)簡(jiǎn)單的站型配置，對(duì)于較為復(fù)雜的站型配置則無(wú)能為力。
[0019]由于模塊化計(jì)軸系統(tǒng)充分結(jié)合了分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。因此，與采用集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)相比，當(dāng)配置的檢測(cè)點(diǎn)或者區(qū)段數(shù)量越多時(shí)，本發(fā)明在功能模塊發(fā)生故障時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的影響就越小；與分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，當(dāng)配置的檢測(cè)點(diǎn)或者區(qū)段數(shù)量越多時(shí)，本發(fā)明所需的板卡類型、數(shù)量和配線數(shù)量就越少。通過(guò)使用計(jì)軸專用的軟件配置數(shù)據(jù)，不但可以減少板卡數(shù)量、提高系統(tǒng)容量，還可以增強(qiáng)系統(tǒng)的配置靈活性、完善系統(tǒng)的配置功能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)一的采用集中式結(jié)構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)的原理框圖；
[0021]圖2為現(xiàn)有技術(shù)二的采用分布式結(jié)構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)的原理框圖；
[0022]圖3為本發(fā)明的一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)的原理框圖；
[0023]圖4為本發(fā)明的實(shí)施例的室內(nèi)部分示意圖；
[0024]圖5為本發(fā)明的實(shí)施例的室內(nèi)部分配置圖；

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0026]本發(fā)明的一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0027]圖3是本發(fā)明的一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)的原理框圖。每個(gè)功能模塊由兩個(gè)或兩個(gè)以上CPU組成。功能模塊之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。每個(gè)功能模塊與一個(gè)室外計(jì)軸模塊直接通信，并將接收到室外報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)總線上；功能模塊從現(xiàn)場(chǎng)總線上讀取與本區(qū)段有關(guān)的檢測(cè)點(diǎn)信息，并與從室外計(jì)軸模塊直接讀取到的信息相結(jié)合，計(jì)算并判斷本區(qū)段的狀態(tài)；每個(gè)功能模塊分別采集和驅(qū)動(dòng)與本區(qū)段相關(guān)的輸入和輸出。
[0028]圖4是本發(fā)明的一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)的室內(nèi)部分示意圖。計(jì)軸主機(jī)包含多個(gè)功能模塊。計(jì)軸主機(jī)、電源模塊以及防雷模塊等均安裝在室內(nèi)機(jī)柜中。
[0029]圖5是本發(fā)明的一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)的室內(nèi)部分配置圖。每臺(tái)計(jì)軸主機(jī)可以同時(shí)配置多個(gè)功能模塊。每個(gè)功能模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，使用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)籠時(shí)，每臺(tái)計(jì)軸主機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)或者區(qū)段的檢測(cè)，其最大容量只跟現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)際驅(qū)動(dòng)能力有關(guān)。
[0030]每臺(tái)計(jì)軸主機(jī)上的各個(gè)功能模塊之間通過(guò)冗余的現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行連接，其目的是當(dāng)一條現(xiàn)場(chǎng)總線通道故障時(shí)，不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
[0031]每個(gè)功能模塊與室外計(jì)軸模塊既可以選用光纜連接，也可以選用電纜連接，在夏季雷雨較多的地區(qū)或電氣化區(qū)段優(yōu)先選用光纜連接。
[0032]在工程應(yīng)用中，可以使用軟件配置工具根據(jù)實(shí)際站場(chǎng)中區(qū)段和檢測(cè)點(diǎn)的關(guān)系以及有關(guān)的功能需求生成相應(yīng)的配置數(shù)據(jù)，該配置數(shù)據(jù)將可以通過(guò)配置插頭安裝在或者直接寫入到功能模塊上。功能模塊的系統(tǒng)軟件將讀取該配置數(shù)據(jù)，分析站場(chǎng)配置情況及功能需求，據(jù)此控制計(jì)軸系統(tǒng)的運(yùn)行。
[0033]本發(fā)明中的計(jì)軸系統(tǒng)主要包括計(jì)軸傳感器、傳輸通道、計(jì)軸模塊和其他計(jì)軸主機(jī)部件。本實(shí)施例中，計(jì)軸傳感器可以采用單側(cè)一體式傳感器，也可以采用雙側(cè)分離式傳感器，計(jì)軸傳感器實(shí)際上由兩個(gè)分別獨(dú)立的傳感器I和傳感器2組成，安裝在鋼軌的軌腰上，用于檢測(cè)列車車輪的通過(guò)數(shù)量及方向。本實(shí)施例中，計(jì)軸傳感器可以直接與計(jì)軸模塊連接，也可以與軌旁電子單元結(jié)合使用后與計(jì)軸模塊連接，以提高車輪信號(hào)的傳輸距離和增強(qiáng)信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_性能。
[0034]本實(shí)施例中，傳輸通道可以采用電纜方式，也可以采用光纜方式。當(dāng)計(jì)軸傳感器直接通過(guò)傳輸通道與計(jì)軸模塊連接時(shí)，傳輸通道應(yīng)采用電纜方式；當(dāng)計(jì)軸傳感器通過(guò)軌旁電子單元與計(jì)軸模塊連接時(shí)，傳輸通道可以采用電纜方式，也可以采用光纜方式。當(dāng)采用光纜通信時(shí)，通信傳輸距離更遠(yuǎn)，可以滿足各種惡劣環(huán)境下的應(yīng)用需求。
[0035]本實(shí)施例中，計(jì)軸模塊通過(guò)傳輸通道接收計(jì)軸傳感器傳輸過(guò)來(lái)的列車車輪信號(hào)。計(jì)軸模塊將列車車輪信號(hào)進(jìn)行處理后供本模塊使用，并將該信號(hào)打包后轉(zhuǎn)發(fā)到冗余的現(xiàn)場(chǎng)總線上，供其他功能模塊使用。計(jì)軸模塊也周期性地從現(xiàn)場(chǎng)總線上接收并使用其他計(jì)軸模塊轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的列車車輪信號(hào)。本實(shí)施例中，為了確保系統(tǒng)安全，計(jì)軸模塊采用二取二結(jié)構(gòu)，也可以采用三取二結(jié)構(gòu)。
[0036]本實(shí)施例中，每個(gè)計(jì)軸模塊采用數(shù)據(jù)文件的方式獨(dú)立配置相關(guān)的計(jì)軸信息，設(shè)置與本計(jì)軸模塊相關(guān)的計(jì)軸傳感器。計(jì)軸模塊僅從現(xiàn)場(chǎng)總線上接收并使用與本模塊有關(guān)的計(jì)軸傳感器傳輸來(lái)的列車車輪信號(hào)。
[0037]本實(shí)施例中，其他計(jì)軸主機(jī)部件包含主機(jī)母板，各個(gè)計(jì)軸模塊和其他功能模塊通過(guò)主機(jī)母板實(shí)現(xiàn)電氣連接。車站值班員按壓復(fù)零按鈕發(fā)出的復(fù)零信號(hào)、軌道區(qū)段占用或空閑的車站信號(hào)燈表示信號(hào)均通過(guò)主機(jī)母板與計(jì)軸模塊電氣連接，一般為24V電壓。
[0038]本實(shí)施例中，還可以使用診斷模塊、轉(zhuǎn)發(fā)模塊、聯(lián)鎖模塊、開(kāi)關(guān)量模塊等，以適應(yīng)各種應(yīng)用需求。診斷模塊可以讀取現(xiàn)場(chǎng)總線上的全部信息報(bào)文，供維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù)診斷工作使用；轉(zhuǎn)發(fā)模塊可以將多個(gè)計(jì)軸傳感器的列車車輪信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程計(jì)軸主機(jī)上，實(shí)現(xiàn)某些計(jì)軸傳感器的多主機(jī)共用；聯(lián)鎖模塊可以實(shí)現(xiàn)與聯(lián)鎖設(shè)備的通信接口，而非使用傳統(tǒng)的繼電器接口 ；開(kāi)關(guān)量模塊可以采集、傳輸和驅(qū)動(dòng)繼電器狀態(tài)，供某些有開(kāi)關(guān)量狀態(tài)傳輸需求的用戶使用。當(dāng)然，這些模塊不實(shí)現(xiàn)計(jì)軸功能，因此，不必與計(jì)軸傳感器連接，而可能與其他設(shè)備連接。
[0039]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是:包括計(jì)軸主機(jī)和檢測(cè)點(diǎn)，計(jì)軸主機(jī)包含多個(gè)功能模塊，檢測(cè)點(diǎn)通過(guò)計(jì)軸通道與計(jì)軸主機(jī)上的功能模塊一對(duì)一連接構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)包含安裝在鋼軌上的一對(duì)或多個(gè)傳感器，該一對(duì)或多個(gè)傳感器用于列車過(guò)車的軸數(shù)統(tǒng)計(jì)、方向判斷和抗干擾判斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是所述計(jì)軸主機(jī)采用模塊化結(jié)構(gòu)，每個(gè)功能模塊均可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)完整的計(jì)軸系統(tǒng)功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是所述計(jì)軸主機(jī)的各個(gè)功能模塊之間通過(guò)冗余的現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是所述計(jì)軸主機(jī)的每個(gè)具有安全需求的功能模塊均包含兩個(gè)或兩個(gè)以上CPU，CPU之間的數(shù)據(jù)交換和比較所使用的通道獨(dú)立于功能模塊之間的通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是所述檢測(cè)點(diǎn)的計(jì)軸模塊可通過(guò)光纜或者電纜與功能模塊相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是所述功能模塊使用軟件配置數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】B61L1/16GK104192172SQ201410466318
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月13日
【發(fā)明者】林震, 王全臣, 程博 申請(qǐng)人:北京永列科技有限公司