一种实时监控的铁路半自动闭塞信息系统及其工作方法

摘要

本发明公开了一种实时监控的铁路半自动闭塞信息系统及其工作方法，该系统包括相隔一定距离的两台半自动闭塞机，两台半自动闭塞机之间通过两根区间电缆连接，两台半自动闭塞机前端各连接一个以光纤相连的光电转换及传输设备，并通过各自对应的切换开关实现电缆和光纤之间的转换，在每个切换开关前端还设有一个用于判断电缆状态的监测单元，该监测单元的控制端连接切换开关用于控制切换开关的转换。方法是通过监测单元在电缆两端加不同频率的音频信号fH、fL，并相互接收；如果一端接收不到对方发出的音频信号，说明电缆出现故障，通知本端的切换开关切换到光电转换及传输设备，以光纤进行通信。本发明大大提高了在线64D半自动闭塞设备的可靠性和安全性。

权利要求

1.一种实时监控的铁路半自动闭塞信息系统，包括位于铁路沿线并相隔一定距离的两台半自动闭塞机，两台半自动闭塞机之间通过两根区间电缆连接，两台半自动闭塞机前端各连接一个以光纤相连的光电转换及传输设备，并通过各自对应的切换开关实现电缆和光纤之间的转换，在每个切换开关前端还设有一个判断电缆状态的监测单元，该监测单元具有发送和接收音频信号电路，两个监测单元之间根据发送和接收的音频信号来判断两台半自动闭塞机的传输状态；监测单元的控制端连接切换开关以根据传输状态对切换开关进行控制；其特征在于，该系统的过程是：通过监测单元在区间电缆两端加不同频率的音频信号，并相互接收；如果一端接收不到对方发出的音频信号，说明电缆出现故障，通知本端的切换开关切换到光电转换及传输设备，以光纤进行通信；其中每端发射频率有两组，只要收到对方发射信号，本地则发射第一组频率，表示已收到对方发射信号；如果接收不到对方信号，则发射第二组频率,表示本地检测到电缆故障；当接收到对方发射的第二组频率信号或收不到对方频率信号时，本地将开关切换到光电转换设备。

2.根据权利要求1所述的实时监控的铁路半自动闭塞信息系统，其特征在于，所述监测单元包括：接口保护模块：并联在两根区间电缆上，用于隔离闭塞信号，并具有防雷保护作用；

下行匹配滤波模块：连接接口保护模块，对收到的音频信号频率进行滤波，取出有用信号，同时和接口保护模块的电路进行匹配；

信号放大模块：连接下行匹配滤波模块，在接收回路中对区间电缆中的小信号进行放大，便于信号解调；

信号解调模块：连接信号放大模块，用于判断是否有接收信号及接收信号的性质，把检测结果输出给控制输出模块；

控制输出模块：输入端连接信号解调模块，输出端连接切换开关、信号调制模块、功率放大模块，用于对接收信号进行比对，并控制切换开关、信号发射频率和发射功率；

信号调制模块：连接控制输出模块，用于提供发射信号，并根据需要进行调制；

功率放大模块：连接信号调制模块，对发射信号进行功率放大，使其适合信号远距离传输要求；

上行匹配滤波模块：连接接口保护模块，对发出的音频信号频率进行滤波，取出有用信号，同时和接口保护模块的电路进行匹配。

说明书

一种实时监控的铁路半自动闭塞信息系统及其工作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及铁路通信装置上的信息传输装置，具体是一种对应用于铁路64D半自动闭塞信息传输装置运行状态的实时监测及转换装置及其工作方法。

背景技术

[0002] 铁路通信信号传输的可靠性高低是铁路装置能否正常运作的关键因素,过去的64D半自动闭塞信息传输是基于电缆传输的,由于现场施工等因素,经常发生电缆被破坏等事件,从而导致信号不能正常传输,严重影响铁路正常运输,给国家带来严重的经济损失，为解决该问题，本申请人于2007年提出了一项名称为“铁路专用半自动闭塞信息传输转换装置” （公开号101159446）的发明专利，该发明是将铁路沿线每台半自动闭塞机分别配有一台与之相连的传输设备，相邻两台半自动闭塞机的传输设备之间并联光缆和电缆，通过增加光缆传输通道提高半自动闭塞机之间信号传递的可靠性。

[0003] 然而，在该发明的实际使用过程中，因铁路系统电气设备多，有时在线路中会出现干扰性的短脉冲，导致闭塞机故障；对某些电缆故障如电缆破损漏电等，该设备不能自动切换到光缆，这些问题都是设备在开发过程中，没有完全按照RAMS（可靠性（Reliability）、可用性（Availability）、可维修性（Maintainability）和安全性（Safety））信号产品设计要求而造成的，为了保证64D半自动闭塞信息传输装置信号的可靠性和安全性，必须保证闭塞机正常情况下使用电缆，只有在电缆故障条件下使用光缆。为此，必须进一步提供系统的可靠性。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种可靠性大大增强的具有实时监控功能的铁路半自动闭塞信息系统及其工作方法。

[0005] 本发明所述的一种实时监控的铁路半自动闭塞信息系统，包括位于铁路沿线并相隔一定距离的两台半自动闭塞机，两台半自动闭塞机之间通过两根区间电缆连接，两台半自动闭塞机前端各连接一个以光纤相连的光电转换及传输设备，并通过各自对应的切换开关实现电缆和光纤之间的转换，在每个切换开关前端还设有一个判断电缆状态的监测单元，该监测单元具有发送和接收音频信号电路，两个监测单元之间根据发送和接收的音频信号来判断两台半自动闭塞机的传输状态；监测单元的控制端连接切换开关以根据传输状态对切换开关进行控制。

[0006] 所述监测单元包括：

[0007] 接口保护模块：并联在两根区间电缆上，用于隔离闭塞信号，并具有防雷保护作用；

[0008] 下行匹配滤波模块：连接接口保护模块，对收到的音频信号频率进行滤波，取出有用信号，同时和接口保护模块的电路进行匹配；

[0009] 信号放大模块：连接下行匹配滤波模块，在接收回路中对区间电缆中的小信号进行放大，便于信号解调；

[0010] 信号解调模块：连接信号放大模块，用于判断是否有接收信号及接收信号的性质，把检测结果输出给控制输出模块；

[0011] 控制输出模块：输入端连接信号解调模块，输出端连接切换开关、信号调制模块、功率放大模块，用于对接收信号进行比对，并控制切换开关、信号发射频率和发射功率。

[0012] 信号调制模块：连接控制输出模块，用于提供发射信号，并根据需要进行调制；

[0013] 功率放大模块：连接信号调制模块，对发射信号进行功率放大，使其适合信号远距离传输要求；

[0014] 上行匹配滤波模块：连接接口保护模块，对发出的音频信号频率进行滤波，取出有用信号，同时和接口保护模块的电路进行匹配。

[0015] 所述铁路半自动闭塞信息系统的工作方法，其包括以下步骤：通过监测单元在区间电缆两端加不同频率的音频信号，并相互接收；如果一端接收不到对方发出的音频信号，说明电缆出现故障，通知本端的切换开关切换到光电转换及传输设备，以光纤进行通信。

[0016] 为了保证可靠性，每端发射频率有两组，只要收到对方发射信号，本地则发射第一组频率，表示已收到对方发射信号；如果接收不到对方信号，则发射第二组频率,表示本地检测到电缆故障；当接收到对方发射的第二组频率信号或收不到对方频率信号时，本地将开关切换到光电转换设备。

[0017] 本发明实现了64D半自动闭塞机电缆状态的实时在线监测，为电缆、光缆自动切换提出一种新的解决方案。本发明可以方便的对现有设备进行改造，并将大大提高在线64D半自动闭塞设备的可靠性和安全性。

附图说明

[0018] 图1是本发明的结构示意图，

[0019] 图2是图1中监测单元的电路框图，

[0020] 图3是电缆监测频率示意图。

具体实施方式

[0021] 如图1所示，本发明的单元构成为相隔一定距离的两台半自动闭塞机，两台半自动闭塞机之间通过两根区间电缆连接，半自动闭塞机前端各连接一个以光纤相连的光电转换及传输设备，并通过各自对应的切换开关实现电缆和光纤之间的转换，在每个切换开关前端还设有一个用于判断电缆状态的监测单元，该监测单元可以发送和接收音频信号，两个监测单元之间根据发送和接收的音频信号来判断两台半自动闭塞机的传输状态；监测单元的控制端连接切换开关以根据传输状态对切换开关进行控制。

[0022] 如图2，监测单元包括：

[0023] 接口保护模块：并联在两根区间电缆上，用于隔离闭塞信号，并具有防雷保护作用；

[0024] 下行匹配滤波模块：连接接口保护模块，根据收发频率进行滤波，取出有用信号，同时和接口保护模块的电路进行匹配；

[0025] 信号放大模块：连接下行匹配滤波模块，在接收回路中对区间电缆中的小信号进行放大，便于信号解调；

[0026] 信号解调模块：连接信号放大模块，用于判断是否有接收信号及接收信号的性质，把检测结果输出给控制输出模块；

[0027] 控制输出模块：输入端连接信号解调模块，输出端连接切换开关、信号调制模块、功率放大模块，用于对接收信号进行比对，并控制切换开关、信号发射频率和发射功率。

[0028] 信号调制模块：连接控制输出模块，用于提供发射信号，并根据需要进行调制；

[0029] 功率放大模块：连接信号调制模块，对发射信号进行功率放大，使其适合信号远距离传输要求；

[0030] 上行匹配滤波模块：连接接口保护模块，根据收发频率进行滤波，取出有用信号，同时和接口保护模块的电路进行匹配。

[0031] 如图3，铁路半自动闭塞信息系统的工作方法是：通过监测单元在电缆A、B两端加不同频率的音频信号fH、fL，并相互接收；如果一端接收不到对方发出的音频信号，说明电缆出现故障，通知本端的切换开关切换到光电转换传输设备，以光纤进行通信。为了保证可靠性，每端发射频率有两组，只要收到对方发射信号，本地则发射第一组频率，如果接收不到对方信号，则发射第二组频率,表示本地检测到电缆故障。当接收到对方发射的第二组频率信号或收不到对方频率信号时，本地将开关切换到光电转换设备。例如A端接收到B端信号fL1或fL2，则发射fH1信号，如果收不到fL1或fL2信号，发射fH2信号；只要收不到fL1频率信号，本地切换开关都会切换到光电转换传输设备一侧。

[0032] 区间电缆主要用于传输闭塞电压脉冲信号，信号形式有电源屏输出的稳压直流和整流器输出的100Hz脉动直流信号，脉冲电压范围在±130V。

[0033] 监测单元监测电缆状态主要是监测电缆的短路、开路、对地短路、泄露损耗过大等故障，防止由此造成闭塞信号无法传输而形成的事故。长距离电缆状态检测技术有直流检测和音频监测，为了不给闭塞信号造成干扰，监测单元采用音频信号监测技术。

[0034] 本发明在形成产品后的功能：

[0035] 1、当电缆出现故障时，监测单元应通过指示灯告警，并上报网管单元；

[0036] 2、输出检测信号不能干扰闭塞机正常工作；

[0037] 3、切换继电器采用安全继电器，保证切换安全；

[0038] 4、按照信号RAMS设计要求，对检测、驱动和控制单元进行冗余和安全性设计；

[0039] 5、具有防雷和强电磁干扰的保护能力；

[0040] 6、发射功率可以调整；

[0041] 7、和保护单元合并设计，可以共用安全继电器；

[0042] 8、对继电器状态进行回检；

[0043] 9、具备电缆正常后，单元自动恢复功能；

[0044] 10、具备电缆状态指示功能

[0045] 11、检测单元和区间电缆完全隔离；

[0046] 12、接收电平RSSI检测；

[0047] 13、可以兼容现有设备64D-02型保护单元全部功能。

[0048] 产品主要技术指标：

[0049] 1、检测输出频率：高端频率fH（=1200Hz），低端频率fL（=700Hz）;

[0050] 2、对应输出频率，其检测的输入频率分别为：fL和fH；

[0051] 3、工作电压为±12VDC，功耗＜5W

[0052] 4、最远检测距离≥15km；

[0053] 5、防雷保护大于2kV；

[0054] 6、输入耐压大于800V；

[0055] 7、输出电平调节范围：Vp-p=0.1~10V，step 0.1V；

[0056] 8、最小检测电平Vmin≤1mV；

[0057] 9、AGC自动增益范围：≥30dB；

[0058] 10、检测响应时间不大于1秒；

[0059] 11、RSSI输入信号检测范围：1~1000mV；精度：±5mV。

[0060] 本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。