專利名稱：一種應(yīng)答器電纜狀態(tài)的檢測裝置及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)答器電纜狀態(tài)的檢測裝置及檢測方法。
背景技術(shù)：
隨著鐵路運(yùn)行速度、密度的不斷提高，有源應(yīng)答器在提高列車運(yùn)輸效率、增強(qiáng)系統(tǒng)安全性方面起到至關(guān)重要的作用。有源應(yīng)答器向列車實(shí)時提供進(jìn)路以及臨時限速命令等信息，控制列車運(yùn)行。圖1所示為 TCCCTrain Control Center，列車控制中心)、LEU(Lineside Electronic Unit，軌旁電子單元)和應(yīng)答器的配置圖。TCC實(shí)時地將報文向LEU傳送；LEU采用安全、透明的傳輸協(xié)議，完成TCC報文向應(yīng)答器的傳輸；ATP (Automatic Train Protection，列車自動保護(hù)裝置)根據(jù)接收到的應(yīng)答器信息控制行車。LEU安裝在室內(nèi)，與有源應(yīng)答器通過應(yīng)答器電纜連接。如果應(yīng)答器電纜遠(yuǎn)端出現(xiàn)開路或者短路故障，ATP接收不到TCC的實(shí)時報文，列車將會臨時限速或者停車。這樣，一方面影響列車運(yùn)輸效率，另一方面給故障排查帶來不便。因此，應(yīng)答器電纜的狀態(tài)(開路、短路、正常)檢測功能在提高列車運(yùn)輸效率、增強(qiáng)系統(tǒng)可維護(hù)性方面不可或缺。應(yīng)答器電纜的狀態(tài)檢測是一項(xiàng)技術(shù)難題，傳統(tǒng)的檢測方法不能實(shí)現(xiàn)在長距離情況下準(zhǔn)確區(qū)分三種狀態(tài)。傳統(tǒng)的三種檢測方法列舉如下阻抗幅值檢測法。目前，大多數(shù)廠家采用測量LEU的C6 (上行串口偏壓控制接口，頻率為8. 820士0. IkHz的正弦波)接口信號的阻抗幅值變化來獲得有源應(yīng)答器電纜狀態(tài)信息。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能檢測出短距離應(yīng)答器電纜的開路、短路、正常三種狀態(tài)；缺點(diǎn)是對長距離開/短路檢測能力不足，檢測距離約幾十米。脈沖檢測法。脈沖檢測法通過模擬產(chǎn)生LEU的C4 (禁止上行報文變化接口，實(shí)現(xiàn)當(dāng)列車通過歐標(biāo)應(yīng)答器時禁止BDU內(nèi)報文改變)接口信號來向LEU傳達(dá)有源應(yīng)答器電纜狀態(tài)信息。該方法的優(yōu)點(diǎn)是檢測距離長，達(dá)到3. 5Km ；缺點(diǎn)是不能區(qū)分開路、短路狀態(tài)，只能檢測出故障(開路或者短路)、正常狀態(tài)。直流電壓檢測法。直流電壓電測法通過在應(yīng)答器電纜上增加直流源，通過回采電壓判斷電纜故障。該方法只能判斷應(yīng)答器電纜開路故障狀態(tài)。傳統(tǒng)的檢測方法存在長距離開/短路檢測能力不足、不能區(qū)分開/短路狀態(tài)等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何在長距離的情況下檢測電纜狀態(tài)，并正確區(qū)分開路、短路和正常狀態(tài)。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)答器電纜狀態(tài)的檢測裝置，所述檢測裝置連接在軌旁電子單元連接所述應(yīng)答器的輸出端上，包括采集模塊，用于采集所連接的軌旁電子單元輸出端上的電壓、電流；
鑒相模塊，用于比較所采集的電壓與電流的相位，如果電壓相位超前于電流相位， 則判斷應(yīng)答器電纜短路；如果電流相位超前于電壓相位，則判斷電流和電壓之間的相位差是否小于或等于預(yù)設(shè)閾值，如果是則判斷應(yīng)答器電纜開路，如果不是則判斷應(yīng)答器電纜正
堂
巾ο進(jìn)一步地，所述采集模塊包括采集單元，用于采集所連接的軌旁電子單元輸出端上的電壓、電流；限幅單元，用于對采集單元采集的電壓、電流進(jìn)行限幅處理；濾波單元，用于對限幅后的電壓、電流分別進(jìn)行濾波；轉(zhuǎn)換單元，用于將濾波后的電壓、電流由正弦波信號轉(zhuǎn)換為方波信號。進(jìn)一步地，所述鑒相模塊比較電壓相位與電流相位是指所述鑒相模塊用所述電流方波信號的上升沿采集所述電壓方波信號；當(dāng)采集到的電壓為高電平時確定電壓相位超前電流相位；當(dāng)采集到的電壓為低電平時確定電流相位超前電壓相位。進(jìn)一步地，所述鑒相模塊判斷電流和電壓之間的相位差是否小于或等于預(yù)設(shè)閾值是指所述鑒相模塊將所述電壓方波信號和電流方波信號作異或處理得到相位差脈沖， 用時鐘信號采樣該相位差脈沖，將采樣計數(shù)值與預(yù)設(shè)的數(shù)值比較，如果大于或等于該數(shù)值， 則判斷出電流和電壓之間的相位差小于或等于預(yù)設(shè)閾值；如果小于該數(shù)值，則判斷出電流和電壓之間的相位差大于預(yù)設(shè)閾值。進(jìn)一步地，當(dāng)LEU存在多個分別連接不同應(yīng)答器的輸出端時，所述采集模塊和鑒相模塊也均包括多個，分別對應(yīng)于不同的輸出端；各采集模塊分別采集所對應(yīng)的輸出端上的電壓和電流；各鑒相模塊分別判斷所對應(yīng)的輸出端所連接的應(yīng)答器電纜的狀態(tài)。本發(fā)明還提供了一種應(yīng)答器電纜狀態(tài)的檢測方法，包括采集軌旁電子單元連接所述應(yīng)答器的輸出端上的電壓、電流；比較所采集的電壓與電流的相位，如果電壓相位超前于電流相位，則判斷應(yīng)答器電纜短路；如果電流相位超前于電壓相位，則判斷電流和電壓之間的相位差是否小于或等于預(yù)設(shè)閾值，如果是則判斷應(yīng)答器電纜開路，如果不是則判斷應(yīng)答器電纜正常。進(jìn)一步地，所述采集軌旁電子單元連接所述應(yīng)答器的輸出端上的電壓、電流的步驟包括采集所連接的軌旁電子單元輸出端上的電壓、電流；對采集的電壓、電流進(jìn)行限幅處理；對限幅后的電壓、電流分別進(jìn)行濾波；將濾波后的電壓、電流由正弦波信號轉(zhuǎn)換為方波信號。進(jìn)一步地，所述比較電壓相位與電流相位是指用所述電流方波信號的上升沿采集所述電壓方波信號；當(dāng)采集到的電壓為高電平時確定電壓相位超前電流相位；當(dāng)采集到的電壓為低電平時確定電流相位超前電壓相位。進(jìn)一步地，判斷電流和電壓之間的相位差是否小于或等于預(yù)設(shè)閾值是指將所述電壓方波信號和電流方波信號作異或處理得到相位差脈沖，用時鐘信號采樣該相位差脈沖，將采樣計數(shù)值與預(yù)設(shè)的數(shù)值比較，如果大于或等于該數(shù)值，則判斷出電流和電壓之間的相位差小于或等于預(yù)設(shè)閾值；如果小于該數(shù)值，則判斷出電流和電壓之間的相位差大于預(yù)設(shè)閾值。進(jìn)一步地，當(dāng)LEU存在多個分別連接不同應(yīng)答器的輸出端時，分別采集不同輸出端上的電壓和電流，根據(jù)所采集的電壓和電流分別判斷該輸出端所連接的應(yīng)答器電纜的狀態(tài)。本發(fā)明的技術(shù)方案突破性的提出利用阻抗相位反映應(yīng)答器電纜狀態(tài)，只需要利用電纜傳輸?shù)膱笪男盘?，不借助任何外加信號即可?shí)現(xiàn)應(yīng)答器電纜狀態(tài)檢測，檢測距離長，能達(dá)到2. 5Km ；能準(zhǔn)確區(qū)分應(yīng)答器電纜開路、短路和正常三種狀態(tài)。


圖1是TCC、LEU和應(yīng)答器的配置圖；圖2是LEU端應(yīng)答器電纜阻抗示意圖；圖3是實(shí)施例一的一個具體例子的示意圖；圖4是實(shí)施例一的具體電路連接示意圖。圖5是實(shí)施例二的應(yīng)答器電纜狀態(tài)的檢測方法例子的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明。需要說明的是，如果不沖突，本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例中的各個特征可以相互結(jié)合，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。實(shí)施例一，一種應(yīng)答器電纜狀態(tài)的檢測裝置，連接在軌旁電子單元連接所述應(yīng)答器的輸出端上，包括采集模塊，用于采集所連接的軌旁電子單元輸出端上的電壓、電流；鑒相模塊，用于比較所采集的電壓與電流的相位，如果電壓相位超前于電流相位，則判斷應(yīng)答器電纜短路；如果電流相位超前于電壓相位，則判斷電流和電壓之間的相位差是否小于或等于預(yù)設(shè)閾值，如果是則判斷應(yīng)答器電纜開路，如果不是則判斷應(yīng)答器電纜正
堂
巾ο本實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)閾值可根據(jù)理論結(jié)果選??；短路狀態(tài)、正常狀態(tài)下和開路狀態(tài)下阻抗相位差(即電壓相位與電流相位的差值)明顯，不同電纜長度時短路狀態(tài)、正常狀態(tài)下和開路狀態(tài)下阻抗相位差的情況如表一所示表一、阻抗相位差
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)答器電纜狀態(tài)的檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置連接在軌旁電子單元連接所述應(yīng)答器的輸出端上，包括采集模塊，用于采集所連接的軌旁電子單元輸出端上的電壓、電流；鑒相模塊，用于比較所采集的電壓與電流的相位，如果電壓相位超前于電流相位，則判斷應(yīng)答器電纜短路；如果電流相位超前于電壓相位，則判斷電流和電壓之間的相位差是否小于或等于預(yù)設(shè)閾值，如果是則判斷應(yīng)答器電纜開路，如果不是則判斷應(yīng)答器電纜正常。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述采集模塊包括采集單元，用于采集所連接的軌旁電子單元輸出端上的電壓、電流；限幅單元，用于對采集單元采集的電壓、電流進(jìn)行限幅處理；濾波單元，用于對限幅后的電壓、電流分別進(jìn)行濾波；轉(zhuǎn)換單元，用于將濾波后的電壓、電流由正弦波信號轉(zhuǎn)換為方波信號。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述鑒相模塊比較電壓相位與電流相位是指所述鑒相模塊用所述電流方波信號的上升沿采集所述電壓方波信號；當(dāng)采集到的電壓為高電平時確定電壓相位超前電流相位；當(dāng)采集到的電壓為低電平時確定電流相位超前電壓相位。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述鑒相模塊判斷電流和電壓之間的相位差是否小于或等于預(yù)設(shè)閾值是指所述鑒相模塊將所述電壓方波信號和電流方波信號作異或處理得到相位差脈沖，用時鐘信號采樣該相位差脈沖，將采樣計數(shù)值與預(yù)設(shè)的數(shù)值比較，如果大于或等于該數(shù)值，則判斷出電流和電壓之間的相位差小于或等于預(yù)設(shè)閾值；如果小于該數(shù)值，則判斷出電流和電壓之間的相位差大于預(yù)設(shè)閾值。
5.如權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于當(dāng)LEU存在多個分別連接不同應(yīng)答器的輸出端時，所述采集模塊和鑒相模塊也均包括多個，分別對應(yīng)于不同的輸出端；各采集模塊分別采集所對應(yīng)的輸出端上的電壓和電流；各鑒相模塊分別判斷所對應(yīng)的輸出端所連接的應(yīng)答器電纜的狀態(tài)。
6.一種應(yīng)答器電纜狀態(tài)的檢測方法，包括采集軌旁電子單元連接所述應(yīng)答器的輸出端上的電壓、電流；比較所采集的電壓與電流的相位，如果電壓相位超前于電流相位，則判斷應(yīng)答器電纜短路；如果電流相位超前于電壓相位，則判斷電流和電壓之間的相位差是否小于或等于預(yù)設(shè)閾值，如果是則判斷應(yīng)答器電纜開路，如果不是則判斷應(yīng)答器電纜正常。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述采集軌旁電子單元連接所述應(yīng)答器的輸出端上的電壓、電流的步驟包括采集所連接的軌旁電子單元輸出端上的電壓、電流；對采集的電壓、電流進(jìn)行限幅處理；對限幅后的電壓、電流分別進(jìn)行濾波；將濾波后的電壓、電流由正弦波信號轉(zhuǎn)換為方波信號。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述比較電壓相位與電流相位是指用所述電流方波信號的上升沿采集所述電壓方波信號；當(dāng)采集到的電壓為高電平時確定電壓相位超前電流相位；當(dāng)采集到的電壓為低電平時確定電流相位超前電壓相位。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，判斷電流和電壓之間的相位差是否小于或等于預(yù)設(shè)閾值是指將所述電壓方波信號和電流方波信號作異或處理得到相位差脈沖，用時鐘信號采樣該相位差脈沖，將采樣計數(shù)值與預(yù)設(shè)的數(shù)值比較，如果大于或等于該數(shù)值，則判斷出電流和電壓之間的相位差小于或等于預(yù)設(shè)閾值；如果小于該數(shù)值，則判斷出電流和電壓之間的相位差大于預(yù)設(shè)閾值。
10.如權(quán)利要求6到9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于當(dāng)LEU存在多個分別連接不同應(yīng)答器的輸出端時，分別采集不同輸出端上的電壓和電流，根據(jù)所采集的電壓和電流分別判斷該輸出端所連接的應(yīng)答器電纜的狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)答器電纜狀態(tài)的檢測裝置及檢測方法；所述檢測裝置連接在軌旁電子單元連接所述應(yīng)答器的輸出端上，包括采集模塊，用于采集所連接的軌旁電子單元輸出端上的電壓、電流；鑒相模塊，用于比較所采集的電壓與電流的相位，如果電壓相位超前于電流相位，則判斷應(yīng)答器電纜短路；如果電流相位超前于電壓相位，則判斷電流和電壓之間的相位差是否小于或等于預(yù)設(shè)閾值，如果是則判斷應(yīng)答器電纜開路，如果不是則判斷應(yīng)答器電纜正常。本發(fā)明能夠在長距離的情況下檢測電纜狀態(tài)，并正確區(qū)分開路、短路和正常狀態(tài)。
文檔編號G01R31/02GK102565621SQ20121005428
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者何春明, 孫寧先, 張平, 李劍, 李智, 王連福 申請人:北京和利時系統(tǒng)工程有限公司