專利名稱：列控系統(tǒng)車載設(shè)備及解調(diào)軌道電路信號的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車載設(shè)備，尤其涉及一種列控系統(tǒng)車載設(shè)備及解調(diào)軌道電路信號的方法。
背景技術(shù)：
由于列車速度不斷提高，靠地面信號和傳統(tǒng)的LKJ車載設(shè)備已無法保護列車既高速又安全的運營。因此，需要開發(fā)一種符合CTCS-2級列控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范的、能夠?qū)α熊囘\行實時控制的ATP (列車超速防護)車載設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，根據(jù)本申請的一個實施方式,公開一種列控系統(tǒng)車載設(shè)備，包括:軌道電路信號讀取單元，讀取軌道電路信號，采用時頻域結(jié)合的方式基于2取2解調(diào)所述軌道電路信號，以獲得列車行車許可信息；線路信息讀取單元，從地面點式應(yīng)答器中讀取線路信息；計算單元，利用所述行車許可信息以及所述線路信息計算出所述列車的速度防護曲線。優(yōu)選地，列控系統(tǒng)車載設(shè)備還包括:速度傳感器單元，向計算單元輸出當前列車速度；比較單元，將所述列車的當前速度與速度防護曲線進行比較。 優(yōu)選地，列控系統(tǒng)車載設(shè)備還包括:制動輸出單元，當比較單元的比較結(jié)果是所述當前速度超出所述速度防護曲線中允許的速度時，發(fā)出制動命令。優(yōu)選地，所述軌道電路信號讀取單元包括:第一計算模塊、第二計算模塊以及RAM,所述第一計算模塊與所述第二計算模塊通過所述RAM進行數(shù)據(jù)交換。優(yōu)選地，列控系統(tǒng)車載設(shè)備還包括人機接口界面。優(yōu)選地，所述人機接口界面包括:主顯示單元,為液晶屏顯示單元；輔顯示單元,為LED顯示單元；主處理CPU，控制所述主顯示單元的顯示內(nèi)容；輔處理CPU，控制所述輔顯示單元的顯示內(nèi)容；通信CPU，控制對外通信和選擇內(nèi)部顯示單元。優(yōu)選地，所述主顯示單元和所述輔顯示單元的顯示部分在同一時刻僅有一個進行顯不O優(yōu)選地，列控系統(tǒng)車載設(shè)備是基于軌道電路信息與點式信息的CTCS-2級列控系統(tǒng)車載設(shè)備。根據(jù)本申請另一個實施方式，還公開一種解調(diào)軌道電路信號的方法，包括:軌道電路信號讀取單元的第一計算模塊采集軌道電路信號，并利用FFT算法得出所述軌道電路信號載波的頻率和功率；對所述軌道電路信號進行帶通濾波，計算濾波后的序列元素值從負值變?yōu)榉秦撝档臅r間間隔，保存每一個時間間隔形成輸出序列；計算出低頻解調(diào)FFT算法需要的運算階數(shù)N、有效數(shù)據(jù)長度L、以及抽樣間隔M ；對所述輸出序列每間隔M個元素抽取一個元素重新組合成新的數(shù)列，從新數(shù)列中取出L個點，進行2n點數(shù)的FFT變換；在變換后的數(shù)列中查找功率最大的譜線信號對應(yīng)的頻率值；驗證所述譜線的功率是否在當前載頻頻率對應(yīng)的譜功率范圍內(nèi)，如果不在則認為當前低頻解調(diào)結(jié)果無效；與第二計算模塊交換當前解調(diào)結(jié)果；比較所述第一計算模塊和第二計算模塊的低頻解調(diào)結(jié)果的一致性，如果不一致且在容忍時限內(nèi)(小于等于4秒)，則將上次解調(diào)處的低頻作為當前結(jié)果，否則將“無碼”作為當前的解調(diào)結(jié)果。通過本發(fā)明，可以提供一種符合CTCS-2級列控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范的、能夠?qū)α熊囘\行實時控制的ATP車載設(shè)備。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
圖1示出根據(jù)本申請一個實施方式的列控車載設(shè)備；圖2示出根據(jù)本申請另一個實施方式的列控車載設(shè)備；圖3示出圖2中的軌道電路信號讀取單元；圖4示出圖2中的人機接口界面；圖5示出根據(jù)本申請一個實施方式的解調(diào)軌道電路信號的方法；圖6示出圖5中經(jīng)FFT采樣的軌道電路信號；圖7示出圖5中的輸出數(shù)據(jù)序列。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的實施方式。圖1示出根據(jù)本申請一個實施方式的列控車載設(shè)備。如圖1所示，該實施方式的列控車載設(shè)備包括軌道電路信號讀取單元10、線路信息讀取單元20以及計算單元30。其中軌道電路信號讀取單元10讀取軌道電路信號，采用時頻域結(jié)合的方式基于2取2對軌道電路信號進行解調(diào)，以獲得列車行車許可信息；線路信息讀取單元20，從地面點式應(yīng)答器中讀取線路信息；計算單元30，利用行車許可信息以及線路信息計算出列車的速度防護曲線。
通過上述實施方式,提供一種符合CTCS-2級列控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范的、能夠?qū)α熊囘\行實時控制的ATP車載設(shè)備。圖2示出根據(jù)本申請另一個實施方式的列控車載設(shè)備。如圖2所示，該實施方式的列控車載設(shè)備包括軌道電路信號讀取單元10、線路信息讀取單元20以及計算單元30。該實施方式的列控車載設(shè)備還包括速度傳感器單元80、比較單元40和制動輸出單元50。其中軌道電路信號讀取單元10讀取軌道電路信號，采用時頻域結(jié)合的方式基于2取2對軌道電路信號進行解調(diào)，以獲得列車行車許可信息；線路信息讀取單元20，從地面點式應(yīng)答器中讀取線路信息；計算單元30，利用行車許可信息以及線路信息計算出列車的速度防護曲線。速度傳感器單元80,向計算單元30輸出當前列車速度；比較單元40將列車當前的速度與所獲得的速度防護曲線進行比較，當列車的當前速度已經(jīng)超出速度防護曲線的允許的速度時，制動輸出單元50發(fā)出制動命令。通過上述實施方式,提供一種符合CTCS-2級列控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范的、能夠?qū)α熊囘\行實時控制的ATP車載設(shè)備。圖3示出圖2中的軌道電路信號讀取單元(TCR) 10。如圖3所示，軌道電路信號讀取單元10包括第一計算模塊(TCR_CPU1)11以及第二計算模塊(TCR_CPU2)12，二者通過雙端口 RAM (DPRAM)13進行數(shù)據(jù)交換。如圖3所示，與軌道電路信號讀取單元10的第一計算模塊11和第二計算模塊12相連的分別是第一安全計算機邏輯計算單元(VC_CPU1) 61、第二安全計算機邏輯計算單元(VC_CPU2) 62，其中I為并行數(shù)據(jù)總線(16位寬)，2為RS422串行總線(5線制)。如圖2所示，該實施方式的列控車載設(shè)備除了包括上述的軌道電路信號讀取單元10、線路信息讀取單元20、計算單元30、速度傳感器單元80，比較單元40和制動輸出單元50之外，還可以包括人機接口界面70。其中軌道電路信號讀取單元10讀取軌道電路信號，采用時頻域結(jié)合的方式基于2取2對軌道電路信號進行解調(diào)，以獲得列車行車許可信息；線路信息讀取單元20，從地面點式應(yīng)答器中讀取線路信息；計算單元30，利用行車許可信息以及線路信息計算出列車的速度防護曲線。速度傳感器單元80，向計算單元30輸出當前列車速度，比較單元40將列車當前的速度與所獲得的速度防護曲線進行比較，當列車的當前速度已經(jīng)超出速度防護曲線的允許的速度時，制動輸出單元50發(fā)出制動命令，人機接口界面70發(fā)出告警信息。圖4示出圖2中的人機接口界面70。如圖4所示，人機接口界面70包括主顯示單元71、輔顯示單元72、主處理CPU73、輔處理CPU74以及通信CPU75。其中，主顯示單元71是液晶屏顯示單元；輔顯示單元72指的是LED顯示單元；主處理CPU73用來控制主顯示單元的顯示內(nèi)容；輔處理CPU74用來控制輔顯示單元的顯示；通信CPU75控制對外通信和內(nèi)部顯示單元選擇。如圖4所示，人機接口界面70除包括主顯示單元71、輔顯示單元72、主處理CPU73、輔處理CPU74以及通信CPU75之外，還包括按鍵76、顯示切換開關(guān)77以及揚聲器78。其中主處理CPU73還進行按鍵處理，有聲音需要播放時，通過揚聲器78發(fā)音。比較單元40將列車當前的速度與所獲得的速度防護曲線進行比較，當列車的當前速度已經(jīng)超出速度防護曲線的允許的速度時，人機接口界面70發(fā)出告警信息，告警信息可以是聲、光告警信息。主處理CPU73采用串行通信接口與通信CPU75進行通信，一方面接收來自通信CPU75的各種信息，另一方面將司機對按鍵76的各種操作發(fā)送至通信CPU75。輔處理CPU74也進行按鍵處理。輔處理CPU74采用串行通信接口與通信CPU75進行通信，一方面接收來自通信CPU75的各種信息，另一方面將司機對按鍵76的各種操作發(fā)送至通信CPU75。通信CPU75采用串行通信接口與主處理CPU73或輔處理CPU74進行通信。按鍵76是指設(shè)置在人機接口界面70上的按鍵，根據(jù)當前顯示狀態(tài)，由主處理CPU73或輔處理CPU74將采集到的按鍵狀態(tài)發(fā)送至通信CPU75。人機接口界面70的顯示系統(tǒng)分為主、輔兩個顯示單元71、72。為避免相互干擾，雙顯示人機接口界面70的主、輔顯示單元71、72的顯示部分不同時工作，即當某一單元顯示時，另一單元的顯示部分應(yīng)當不進行顯示。正常情況下主顯示單元71 (液晶屏)作為顯示媒介，輔顯示單元72作為冷備份。主、輔顯示單元71、72的顯示部分之間具有切換功能。如圖4所示,人機接口界面70還包括顯示切換開關(guān)77,顯示切換分為手動切換和自動切換兩種方式。司機通過手工操作顯示切換開關(guān)77，進行主、輔顯單元71、72之間的顯示切換。顯示切換開關(guān)77正常狀態(tài)為彈起，通信CPU75將VC的數(shù)據(jù)發(fā)送至主處理CPU73，主顯示單元71進行數(shù)據(jù)顯示。當顯示切換開關(guān)77按下時，通信CPU75將通信通道切換至輔處理CPU74，人機接口界面70采用輔顯示單元72進行顯示。人機接口界面70根據(jù)切換的狀態(tài)，選擇主處理CPU73或輔處理CPU74的數(shù)據(jù)發(fā)送至VC的。為了提高整個系統(tǒng)的可用性和可靠性，當主、輔處理CPU73、74中某一路的通信中斷后，人機接口界面70開始使用另一路的數(shù)據(jù)，在切換通信通道時，顯示部分相應(yīng)地切換到相應(yīng)的顯示單元。該切換是由人機接口界面70軟件根據(jù)具體情況自動進行的，無需人工介入。切換后主、輔顯示單元的處理方式與手動切換時相同。圖5示出根據(jù)本申請一個實施方式的解調(diào)軌道電路信號的方法，圖6示出圖5中經(jīng)FFT采樣的軌道電路信號，圖7示出圖5中的輸出數(shù)據(jù)序列。如圖5-圖7所示，在步驟SllO中，軌道電路信號讀取單元的一個計算模塊(例如第一計算模塊)采集軌道電路信號，并利用FFT算法得出所述軌道電路信號載波的頻率和功率，如圖6所示。在步驟S120中，對所述軌道電路信號進行帶通濾波，計算濾波后的序列元素值從負值變?yōu)榉秦撝档臅r間間隔，保存每一個時間間隔形成輸出序列，如圖7所示。在步驟S130中，計算出低頻解調(diào)FFT算法需要的運算階數(shù)N、有效數(shù)據(jù)長度L、以及抽樣間隔M。例如，根據(jù)FSK調(diào)制信號的頻率特點計算出低頻解調(diào)FFT算法需要的運算階數(shù)N、有效數(shù)據(jù)長度L、抽樣間隔M。在步驟S140中，對所述輸出序列每間隔M個元素抽取一個元素重新組合成新的數(shù)列，從新數(shù)列中取出L個點，進行2n點數(shù)的FFT變換。在步驟S150中，在變換后的數(shù)列中查找功率最大的譜線信號對應(yīng)的頻率值。在步驟S160中，驗證所述譜線的功率是否在當前載頻頻率對應(yīng)的譜功率范圍內(nèi)。如果譜線的功率不在當前載頻頻率對應(yīng)的譜功率范圍內(nèi)，則認為當前解調(diào)結(jié)果無效。軌道電路信號讀取單元10的另一個計算模塊(例如第二計算模塊)也進行上述過程，從而得到當前解調(diào)結(jié)果。在步驟S170中，軌道電路信號讀取單元10的兩個計算模塊交換當前的解調(diào)結(jié)果。在步驟S180中，比較所述第一計算模塊和第二計算模塊的低頻解調(diào)結(jié)果是否一致性，如果不一致且在容忍時限(例如，小于等于4秒)內(nèi)，則將上次解調(diào)處的低頻作為當前結(jié)果，否則將“無碼”作為當前的解調(diào)結(jié)果。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種解調(diào)軌道電路信號的方法，包括: 軌道電路信號讀取單元的第一計算模塊采集軌道電路信號，并利用FFT算法得出所述軌道電路信號載波的頻率和功率； 對所述軌道電路信號進行帶通濾波，計算濾波后的序列元素值從負值變?yōu)榉秦撝档臅r間間隔，保存每一個時間間隔形成輸出序列； 計算出低頻解調(diào)FFT算法需要的運算階數(shù)N、有效數(shù)據(jù)長度L、以及抽樣間隔M ； 對所述輸出序列每間隔M個元素抽取一個元素重新組合成新的數(shù)列，從新數(shù)列中取出L個點，進行2N點數(shù)的FFT變換； 在變換后的數(shù)列中查找功率最大的譜線信號對應(yīng)的頻率值； 驗證所述譜線的功率是否在當前載頻頻率對應(yīng)的譜功率范圍內(nèi)，如果不在則認為當前解調(diào)結(jié)果無效； 與第二計算模塊交換當前解調(diào)結(jié)果； 比較所述第一計算模塊和第二計算模塊的低頻解調(diào)結(jié)果的一致性，如果不一致且在容忍時限內(nèi)，則將上次解調(diào)處的低頻作為當前結(jié)果，否則將“無碼”作為當前的解調(diào)結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公開一種列控系統(tǒng)車載設(shè)備，該設(shè)備包括軌道電路信號讀取單元，讀取軌道電路信號，采用時頻域結(jié)合的方式基于2取2解調(diào)所述軌道電路信號，以獲得列車行車許可信息；線路信息讀取單元，從地面點式應(yīng)答器中讀取線路信息；計算單元，利用所述行車許可信息以及所述線路信息計算出所述列車的速度防護曲線。本發(fā)明還公開了一種解調(diào)軌道電路信號的方法。通過本發(fā)明提供了一種符合CTCS-2級列控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范的、能夠?qū)α熊囘\行實時控制的ATP車載設(shè)備。
文檔編號B61L27/00GK103144656SQ20131000953
公開日2013年6月12日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者何春明, 李智, 李劍, 石海豐 申請人:北京和利時系統(tǒng)工程有限公司