專利名稱：一種實(shí)時(shí)監(jiān)控的鐵路半自動(dòng)閉塞信息系統(tǒng)及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路通信裝置上的信息傳輸裝置，具體是一種對(duì)應(yīng)用于鐵路64D半自動(dòng)閉塞信息傳輸裝置運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及轉(zhuǎn)換裝置及其工作方法。
背景技術(shù)：
鐵路通信信號(hào)傳輸?shù)目煽啃愿叩褪氰F路裝置能否正常運(yùn)作的關(guān)鍵因素，過去的64D半自動(dòng)閉塞信息傳輸是基于電纜傳輸?shù)?，由于現(xiàn)場(chǎng)施工等因素，經(jīng)常發(fā)生電纜被破壞等事件，從而導(dǎo)致信號(hào)不能正常傳輸，嚴(yán)重影響鐵路正常運(yùn)輸，給國(guó)家?guī)韲?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，為解決該問題，本申請(qǐng)人于2007年提出了一項(xiàng)名稱為“鐵路專用半自動(dòng)閉塞信息傳輸 轉(zhuǎn)換裝置”(公開號(hào)101159446)的發(fā)明專利，該發(fā)明是將鐵路沿線每臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)分別配有一臺(tái)與之相連的傳輸設(shè)備，相鄰兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)的傳輸設(shè)備之間并聯(lián)光纜和電纜，通過增加光纜傳輸通道提高半自動(dòng)閉塞機(jī)之間信號(hào)傳遞的可靠性。然而，在該發(fā)明的實(shí)際使用過程中，因鐵路系統(tǒng)電氣設(shè)備多，有時(shí)在線路中會(huì)出現(xiàn)干擾性的短脈沖，導(dǎo)致閉塞機(jī)故障；對(duì)某些電纜故障如電纜破損漏電等，該設(shè)備不能自動(dòng)切換到光纜，這些問題都是設(shè)備在開發(fā)過程中，沒有完全按照RAMS(可靠性(ReliabiIity)、可用性(Avai Iabi I ity)、可維修性(Maintainability)和安全性(Safety))信號(hào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求而造成的，為了保證64D半自動(dòng)閉塞信息傳輸裝置信號(hào)的可靠性和安全性，必須保證閉塞機(jī)正常情況下使用電纜，只有在電纜故障條件下使用光纜。為此，必須進(jìn)一步提供系統(tǒng)的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可靠性大大增強(qiáng)的具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的鐵路半自動(dòng)閉塞信息系統(tǒng)及其工作方法。本發(fā)明所述的一種實(shí)時(shí)監(jiān)控的鐵路半自動(dòng)閉塞信息系統(tǒng)，包括位于鐵路沿線并相隔一定距離的兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)，兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)之間通過兩根區(qū)間電纜連接，兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)前端各連接一個(gè)以光纖相連的光電轉(zhuǎn)換及傳輸設(shè)備，并通過各自對(duì)應(yīng)的切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)電纜和光纖之間的轉(zhuǎn)換，在每個(gè)切換開關(guān)前端還設(shè)有一個(gè)判斷電纜狀態(tài)的監(jiān)測(cè)單元，該監(jiān)測(cè)單元具有發(fā)送和接收音頻信號(hào)電路，兩個(gè)監(jiān)測(cè)單元之間根據(jù)發(fā)送和接收的音頻信號(hào)來判斷兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)的傳輸狀態(tài)；監(jiān)測(cè)單元的控制端連接切換開關(guān)以根據(jù)傳輸狀態(tài)對(duì)切換開關(guān)進(jìn)行控制。所述監(jiān)測(cè)單元包括
接口保護(hù)模塊并聯(lián)在兩根區(qū)間電纜上，用于隔離閉塞信號(hào)，并具有防雷保護(hù)作用；下行匹配濾波模塊連接接口保護(hù)模塊，對(duì)收到的音頻信號(hào)頻率進(jìn)行濾波，取出有用信號(hào)，同時(shí)和接口保護(hù)模塊的電路進(jìn)行匹配；信號(hào)放大模塊連接匹配濾波模塊，在接收回路中對(duì)區(qū)間電纜中的小信號(hào)進(jìn)行放大，便于信號(hào)解調(diào)；
信號(hào)解調(diào)模塊連接信號(hào)放大模塊，用于判斷是否有接收信號(hào)及接收信號(hào)的性質(zhì)，把檢測(cè)結(jié)果輸出給控制模塊；
控制輸出模塊輸入端連接信號(hào)解調(diào)模塊，輸出端連接切換開關(guān)、信號(hào)解調(diào)模塊、功率放大模塊，用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，并控制切換開關(guān)、信號(hào)發(fā)射頻率和發(fā)射功率。信號(hào)調(diào)制模塊連接控制輸出模塊，用于提供發(fā)射信號(hào)，并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)制；
功率放大模塊連接信號(hào)調(diào)制模塊，對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行功率放大，使其適合信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸要求； 上行匹配濾波模塊連接接口保護(hù)模塊，對(duì)發(fā)出的音頻信號(hào)頻率進(jìn)行濾波，取出有用信號(hào)，同時(shí)和接口保護(hù)模塊的電路進(jìn)行匹配。所述鐵路半自動(dòng)閉塞信息系統(tǒng)的工作方法，其包括以下步驟通過監(jiān)測(cè)單元在區(qū)間電纜兩端加不同頻率的音頻信號(hào)，并相互接收；如果一端接收不到對(duì)方發(fā)出的音頻信號(hào)，說明電纜出現(xiàn)故障，通知本端的切換開關(guān)切換到光電轉(zhuǎn)換及傳輸設(shè)備，以光纖進(jìn)行通信。為了保證可靠性，每端發(fā)射頻率有兩組，只要收到對(duì)方發(fā)射信號(hào)，本地則發(fā)射第一組頻率，表示已收到對(duì)方發(fā)射信號(hào)；如果接收不到對(duì)方信號(hào)，則發(fā)射第二組頻率，表示本地檢測(cè)到電纜故障；當(dāng)接收到對(duì)方發(fā)射的第二組頻率信號(hào)或收不到對(duì)方頻率信號(hào)時(shí)，本地將開關(guān)切換到光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了 64D半自動(dòng)閉塞機(jī)電纜狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，為電纜、光纜自動(dòng)切換提出一種新的解決方案。本發(fā)明可以方便的對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，并將大大提高在線64D半自動(dòng)閉塞設(shè)備的可靠性和安全性。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2是圖I中監(jiān)測(cè)單元的電路框圖，
圖3是電纜監(jiān)測(cè)頻率示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明的單元構(gòu)成為相隔一定距離的兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)，兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)之間通過兩根區(qū)間電纜連接，半自動(dòng)閉塞機(jī)前端各連接一個(gè)以光纖相連的光電轉(zhuǎn)換及傳輸設(shè)備，并通過各自對(duì)應(yīng)的切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)電纜和光纖之間的轉(zhuǎn)換，在每個(gè)切換開關(guān)前端還設(shè)有一個(gè)用于判斷電纜狀態(tài)的監(jiān)測(cè)單元，該監(jiān)測(cè)單元可以發(fā)送和接收音頻信號(hào)，兩個(gè)監(jiān)測(cè)單元之間根據(jù)發(fā)送和接收的音頻信號(hào)來判斷兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)的傳輸狀態(tài)；監(jiān)測(cè)單元的控制端連接切換開關(guān)以根據(jù)傳輸狀態(tài)對(duì)切換開關(guān)進(jìn)行控制。如圖2，監(jiān)測(cè)單元包括
接口保護(hù)模塊并聯(lián)在兩根區(qū)間電纜上，用于隔離閉塞信號(hào)，并具有防雷保護(hù)作用；下行匹配濾波模塊連接接口保護(hù)模塊，根據(jù)收發(fā)頻率進(jìn)行濾波，取出有用信號(hào)，同時(shí)和接口保護(hù)模塊的電路進(jìn)行匹配；信號(hào)放大模塊連接匹配濾波模塊，在接收回路中對(duì)區(qū)間電纜中的小信號(hào)進(jìn)行放大，便于信號(hào)解調(diào)；
信號(hào)解調(diào)模塊連接信號(hào)放大模塊，用于判斷是否有接收信號(hào)及接收信號(hào)的性質(zhì)，把檢測(cè)結(jié)果輸出給控制模塊；
控制輸出模塊輸入端連接信號(hào)解調(diào)模塊，輸出端連接切換開關(guān)、信號(hào)解調(diào)模塊、功率放大模塊，用于對(duì) 接收信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，并控制切換開關(guān)、信號(hào)發(fā)射頻率和發(fā)射功率。信號(hào)調(diào)制模塊連接控制輸出模塊，用于提供發(fā)射信號(hào)，并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)制；
功率放大模塊連接信號(hào)調(diào)制模塊，對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行功率放大，使其適合信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸要求；
上行匹配濾波模塊連接接口保護(hù)模塊，根據(jù)收發(fā)頻率進(jìn)行濾波，取出有用信號(hào)，同時(shí)和接口保護(hù)模塊的電路進(jìn)行匹配。如圖3，鐵路半自動(dòng)閉塞信息系統(tǒng)的工作方法是通過監(jiān)測(cè)單元在電纜A、B兩端加不同頻率的音頻信號(hào)fH、fL，并相互接收；如果一端接收不到對(duì)方發(fā)出的音頻信號(hào)，說明電纜出現(xiàn)故障，通知本端的切換開關(guān)切換到光電轉(zhuǎn)換傳輸設(shè)備，以光纖進(jìn)行通信。為了保證可靠性，每端發(fā)射頻率有兩組，只要收到對(duì)方發(fā)射信號(hào)，本地則發(fā)射第一組頻率，如果接收不到對(duì)方信號(hào)，則發(fā)射第二組頻率，表示本地檢測(cè)到電纜故障。當(dāng)接收到對(duì)方發(fā)射的第二組頻率信號(hào)或收不到對(duì)方頻率信號(hào)時(shí)，本地將開關(guān)切換到光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。例如A端接收到B端信號(hào)fLl或fL2，則發(fā)射fHl信號(hào)，如果收不到fLl或fL2信號(hào)，發(fā)射fH2信號(hào)；只要收不到fLl頻率信號(hào)，本地切換開關(guān)都會(huì)切換到光電轉(zhuǎn)換傳輸設(shè)備一側(cè)。區(qū)間電纜主要用于傳輸閉塞電壓脈沖信號(hào)，信號(hào)形式有電源屏輸出的穩(wěn)壓直流和整流器輸出的IOOHz脈動(dòng)直流信號(hào)，脈沖電壓范圍在±130V。監(jiān)測(cè)單元監(jiān)測(cè)電纜狀態(tài)主要是監(jiān)測(cè)電纜的短路、開路、對(duì)地短路、泄露損耗過大等故障，防止由此造成閉塞信號(hào)無法傳輸而形成的事故。長(zhǎng)距離電纜狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)有直流檢測(cè)和音頻監(jiān)測(cè)，為了不給閉塞信號(hào)造成干擾，監(jiān)測(cè)單元采用音頻信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)。本發(fā)明在形成廣品后的功能
1、當(dāng)電纜出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)測(cè)單元應(yīng)通過指示燈告警，并上報(bào)網(wǎng)管單元；
2、輸出檢測(cè)信號(hào)不能干擾閉塞機(jī)正常工作；
3、切換繼電器采用安全繼電器，保證切換安全；
4、按照信號(hào)RAMS設(shè)計(jì)要求，對(duì)檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)和控制單元進(jìn)行冗余和安全性設(shè)計(jì)；
5、具有防雷和強(qiáng)電磁干擾的保護(hù)能力；
6、發(fā)射功率可以調(diào)整；
7、和保護(hù)單元合并設(shè)計(jì)，可以共用安全繼電器；
8、對(duì)繼電器狀態(tài)進(jìn)行回檢；
9、具備電纜正常后，單元自動(dòng)恢復(fù)功能；
10、具備電纜狀態(tài)指示功能
11、檢測(cè)單元和區(qū)間電纜完全隔離；
12、接收電平RSSI檢測(cè)；
13、可以兼容現(xiàn)有設(shè)備64D-02型保護(hù)單元全部功能。
產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)
1、檢測(cè)輸出頻率高端頻率fH(=1200Hz)，低端頻率fL (=700Hz);
2、對(duì)應(yīng)輸出頻率，其檢測(cè)的輸入頻率分別為fL和fH；
3、工作電壓為±12VDC，功耗<5W
4、最遠(yuǎn)檢測(cè)距離彡15km；
5、防雷保護(hù)大于2kV；
6、輸入耐壓大于800V；
7、輸出電平調(diào)節(jié)范圍Vp-p=0.Γ Ον, step O. IV ；
8、最小檢測(cè)電平Vmin^ ImV ；
9、AGC自動(dòng)增益范圍彡30dB； 10、檢測(cè)響應(yīng)時(shí)間不大于I秒；
IURSSI輸入信號(hào)檢測(cè)范圍1 IOOOmV ;精度±5mV。本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)時(shí)監(jiān)控的鐵路半自動(dòng)閉塞信息系統(tǒng)，包括位于鐵路沿線并相隔一定距離的兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)，兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)之間通過兩根區(qū)間電纜連接，其特征在于，兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)前端各連接一個(gè)以光纖相連的光電轉(zhuǎn)換及傳輸設(shè)備，并通過各自對(duì)應(yīng)的切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)電纜和光纖之間的轉(zhuǎn)換，在每個(gè)切換開關(guān)前端還設(shè)有一個(gè)判斷電纜狀態(tài)的監(jiān)測(cè)單元，該監(jiān)測(cè)單元具有發(fā)送和接收音頻信號(hào)電路，兩個(gè)監(jiān)測(cè)單元之間根據(jù)發(fā)送和接收的音頻信號(hào)來判斷兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)的傳輸狀態(tài)；監(jiān)測(cè)單元的控制端連接切換開關(guān)以根據(jù)傳輸狀態(tài)對(duì)切換開關(guān)進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)時(shí)監(jiān)控的鐵路半自動(dòng)閉塞信息系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)單元包括 接口保護(hù)模塊并聯(lián)在兩根區(qū)間電纜上，用于隔離閉塞信號(hào)，并具有防雷保護(hù)作用； 下行匹配濾波模塊連接接口保護(hù)模塊，對(duì)收到的音頻信號(hào)頻率進(jìn)行濾波，取出有用信號(hào)，同時(shí)和接口保護(hù)模塊的電路進(jìn)行匹配； 信號(hào)放大模塊連接匹配濾波模塊，在接收回路中對(duì)區(qū)間電纜中的小信號(hào)進(jìn)行放大，便于信號(hào)解調(diào)；信號(hào)解調(diào)模塊連接信號(hào)放大模塊，用于判斷是否有接收信號(hào)及接收信號(hào)的性質(zhì)，把檢測(cè)結(jié)果輸出給控制模塊；控制輸出模塊輸入端連接信號(hào)解調(diào)模塊，輸出端連接切換開關(guān)、信號(hào)解調(diào)模塊、功率放大模塊，用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，并控制切換開關(guān)、信號(hào)發(fā)射頻率和發(fā)射功率； 信號(hào)調(diào)制模塊連接控制輸出模塊，用于提供發(fā)射信號(hào)，并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)制； 功率放大模塊連接信號(hào)調(diào)制模塊，對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行功率放大，使其適合信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸要求； 上行匹配濾波模塊連接接口保護(hù)模塊，對(duì)發(fā)出的音頻信號(hào)頻率進(jìn)行濾波，取出有用信號(hào)，同時(shí)和接口保護(hù)模塊的電路進(jìn)行匹配。
3.權(quán)利要求I所述實(shí)時(shí)監(jiān)控的鐵路半自動(dòng)閉塞信息系統(tǒng)的工作方法，其特征在于包括以下步驟通過監(jiān)測(cè)單元在區(qū)間電纜兩端加不同頻率的音頻信號(hào)，并相互接收；如果一端接收不到對(duì)方發(fā)出的音頻信號(hào)，說明電纜出現(xiàn)故障，通知本端的切換開關(guān)切換到光電轉(zhuǎn)換及傳輸設(shè)備，以光纖進(jìn)行通信。
4.權(quán)利要求3所述實(shí)時(shí)監(jiān)控的鐵路半自動(dòng)閉塞信息系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，每端發(fā)射頻率有兩組，只要收到對(duì)方發(fā)射信號(hào)，本地則發(fā)射第一組頻率，表示已收到對(duì)方發(fā)射信號(hào)；如果接收不到對(duì)方信號(hào)，則發(fā)射第二組頻率，表示本地檢測(cè)到電纜故障；當(dāng)接收到對(duì)方發(fā)射的第二組頻率信號(hào)或收不到對(duì)方頻率信號(hào)時(shí)，本地將開關(guān)切換到光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)時(shí)監(jiān)控的鐵路半自動(dòng)閉塞信息系統(tǒng)及其工作方法，該系統(tǒng)包括相隔一定距離的兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)，兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)之間通過兩根區(qū)間電纜連接，兩臺(tái)半自動(dòng)閉塞機(jī)前端各連接一個(gè)以光纖相連的光電轉(zhuǎn)換及傳輸設(shè)備，并通過各自對(duì)應(yīng)的切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)電纜和光纖之間的轉(zhuǎn)換，在每個(gè)切換開關(guān)前端還設(shè)有一個(gè)用于判斷電纜狀態(tài)的監(jiān)測(cè)單元，該監(jiān)測(cè)單元的控制端連接切換開關(guān)用于控制切換開關(guān)的轉(zhuǎn)換。方法是通過監(jiān)測(cè)單元在電纜兩端加不同頻率的音頻信號(hào)fH、fL，并相互接收；如果一端接收不到對(duì)方發(fā)出的音頻信號(hào)，說明電纜出現(xiàn)故障，通知本端的切換開關(guān)切換到光電轉(zhuǎn)換及傳輸設(shè)備，以光纖進(jìn)行通信。本發(fā)明大大提高了在線64D半自動(dòng)閉塞設(shè)備的可靠性和安全性。
文檔編號(hào)B61L19/00GK102963395SQ20121052896
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者陳建平, 吉榮新 申請(qǐng)人:南京泰通科技有限公司