專利名稱：模塊化計軸系統(tǒng)及其實現(xiàn)計軸統(tǒng)計的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵路計軸系統(tǒng)，尤其涉及一種模塊化計軸系統(tǒng)及其實現(xiàn)計軸統(tǒng)計的 方法。
背景技術(shù)：
在行車指揮、列車運行、列車調(diào)度作業(yè)中，為了檢查列車占用鋼軌線路狀態(tài)，往往 采用軌道電路檢査軌道區(qū)間或道岔區(qū)段的空閑與占用情況，作為鐵路信號系統(tǒng)的基礎(chǔ)單 元。軌道電路的原理是在一段鐵軌的兩軌間通上某一電信號，列車行到該軌段時，這一 電信號被列車的金屬質(zhì)車輪短路，檢測該電信號的強度即可測得區(qū)段的占用情況。但是 軌道電路易受現(xiàn)場惡劣環(huán)境的影響，比如陰雨天氣會使軌間電阻率變小，露天鋼軌生銹 或道渣會導致絕緣度增大，雷擊會損壞與電纜直接相連的電氣設(shè)備等。另外軌道電路的 輸入輸出電氣設(shè)備較多，施丁難度大，故障率高，不易維護。
現(xiàn)有技術(shù)中，近些年來興起了計軸系統(tǒng)，計軸系統(tǒng)用以檢測列車通過鐵路上某一點 (計軸點)的車軸數(shù)，以檢查兩個計軸點之間或軌道區(qū)段內(nèi)的空間情況，或判定列車通過 計軸點的時間，自動校正列車行駛里程等的系統(tǒng)。計軸系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備是計軸傳感器， 其作用是將機車、車輛通過的車軸數(shù)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號。早期使用的傳感器一般是機械 式，目前一般采用電磁式。電磁式傳感器由磁頭、發(fā)送器、接收器三部分組成。磁頭有 一個發(fā)送線圈和一個接收線圈分別裝在鋼軌的兩側(cè)。發(fā)送器向磁頭的發(fā)送線圈饋送較高 頻率的電流，使其周圍產(chǎn)生交變磁場，并通過空氣、鋼軌、扣件等不同介質(zhì)環(huán)鏈到磁頭 的接收線圈，感應(yīng)出一交流電壓。車軸通過磁頭時，車輪的屏蔽作用和輪緣的擴散作用， 使環(huán)鏈到磁頭的接收線圈的磁通量發(fā)生變化，并使感應(yīng)電壓顯著降低。接收器將這個變 化的感應(yīng)電壓轉(zhuǎn)換成車軸電脈沖信號。
計軸系統(tǒng)就是把計軸傳感器里的信號解釋為行車軸數(shù)，并傳送到控制室主機上進行 運算處理，計算出軌道區(qū)段占用狀態(tài)，取代軌道電路系統(tǒng)。計軸器適用于任何鐵路區(qū)段 車輛自動計軸，不受地理環(huán)境、鋼軌生銹、地面水泡、鋼軌和道渣電阻及軌道長度影響 和限制，具備可靠性高、抗干擾性強等特點，但現(xiàn)今的計軸系統(tǒng)也存在一些缺點與不 足。
現(xiàn)有技術(shù)一，集中采集式計軸系統(tǒng)方案，如圖l所示
3集中采集式計軸系統(tǒng)是將所有計軸傳感器信號都通過信號電纜傳送到信號樓，集中 進行采集處理。
現(xiàn)有技術(shù)二，現(xiàn)場總線式采集計軸系統(tǒng)方案，如圖2所示
現(xiàn)場總線式采集計軸系統(tǒng)把計軸采集器放到室外，然后用現(xiàn)場總線把所有計軸采集 器聯(lián)起來送到信號樓主控室。
上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點
在集中采集式計軸系統(tǒng)中所有電纜從信號樓呈星形聯(lián)接到室外傳感器，使用電纜很 多、施工量大、長距離電信號容易受到干擾，出現(xiàn)誤計數(shù)，特別是雷擊等容易損壞到室 內(nèi)設(shè)備， 一處出問題可能會累及到其它模塊，危害很大；
現(xiàn)場總線式采集計軸系統(tǒng)雖然比集中采集少了一些電纜、降低了成本，但仍然容易 受到電磁或雷擊干擾，現(xiàn)場總線上某個模塊短路或某條通信線斷開可能導致整個系統(tǒng)癱 瘓，不能完全解決集中采集存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、運行安全可靠的模塊化計軸系統(tǒng)及其實現(xiàn)計軸統(tǒng) 計的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明的模塊化計軸系統(tǒng)，包括多個計軸采集模塊和至少一個主機，所述多個計軸 采集模塊相互串聯(lián)后與所述至少一個主機串聯(lián)，并形成兩條通信方向相反的通信環(huán)路。 本發(fā)明的上述的模塊化計軸系統(tǒng)實現(xiàn)計軸統(tǒng)計的方法，包括步驟
主機通過兩條通信方向相反的通信環(huán)路發(fā)送采集命令數(shù)據(jù)，計軸采集模塊根據(jù)自己 的地址更新數(shù)據(jù)鏈，最后數(shù)據(jù)鏈回到主機中，所述主機進行邏輯運算并將結(jié)果送到上位 機。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的模塊化計軸系統(tǒng)及其實現(xiàn)計 軸統(tǒng)計的方法，由于模塊化計軸系統(tǒng)多個計軸采集模塊和至少一個主機，多個計軸采集 模塊相互串聯(lián)后與至少一個主機串聯(lián)，并形成兩條通信方向相反的通信環(huán)路，主機可以 通過兩條通信方向相反的通信環(huán)路發(fā)送采集命令數(shù)據(jù)，計軸采集模塊根據(jù)自己的地址更 新數(shù)據(jù)鏈，最后數(shù)據(jù)鏈回到主機中，主機進行邏輯運算，實現(xiàn)計軸統(tǒng)計。成本低、運行 安全可靠。


圖l為現(xiàn)有技術(shù)一的計軸系統(tǒng)的原理框圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)二的計軸系統(tǒng)的原理框圖；圖3為本發(fā)明的模塊化計軸系統(tǒng)的原理框圖； 圖4為本發(fā)明的模塊化計軸系統(tǒng)的通信原理圖5為本發(fā)明的模塊化計軸系統(tǒng)的具體實施例一的通信原理圖； 圖6為本發(fā)明的模塊化計軸系統(tǒng)的具體實施例二的通信原理圖7為本發(fā)明的模塊化計軸系統(tǒng)的具體實施例中的計軸原理圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的模塊化計軸系統(tǒng)及其實現(xiàn)計軸統(tǒng)計的方法，其較佳的具體實施方式
是
包括多個計軸采集模塊和至少一個主機，多個計軸采集模塊相互串聯(lián)后與至少一個 主機串聯(lián)，并形成兩條通信方向相反的通信環(huán)路。兩條通信環(huán)路可以互為冗余。
多個計軸采集模塊可以設(shè)于室外，并分別連接有計軸傳感器，通信環(huán)路的室外部分 采用光纜，具體多個計軸采集模塊可以設(shè)于軌道旁邊。計軸傳感器和計軸采集模塊都可 以進行灌膠處理。
主機可以設(shè)于室內(nèi)，并可以與聯(lián)鎖系統(tǒng)連接，主機通過兩條通信方向相反的通信環(huán) 路發(fā)送采集命令數(shù)據(jù)，計軸采集模塊根據(jù)自己的地址更新數(shù)據(jù)鏈，最后數(shù)據(jù)鏈回到主機 中，主機進行邏輯運算并將結(jié)果送到上位機或局域網(wǎng)。當兩條通信方向相反的通信環(huán)路 中任意一條或兩條通信環(huán)路斷丌時，端點處的數(shù)據(jù)通過另一條通信環(huán)路傳冋主機。
具體實施例，如圖3所示 光纜冗余環(huán)路通信采集法，具體是
現(xiàn)場計軸傳感器直接接到軌道旁的計軸采集模塊上，用兩條通信方向相反的光纜構(gòu) 成冗余通信環(huán)路，串聯(lián)所有計軸采集模塊和主機，主機發(fā)送采集命令數(shù)據(jù)，從機(計軸 采集模塊)根據(jù)自己的地址更新數(shù)據(jù)鏈，最后數(shù)據(jù)鏈回到主機中，主機進行邏輯運算并 將結(jié)果送到上位機。
計軸傳感器兩端都可感應(yīng)鐵質(zhì)金屬物體的靠近，并通過一正一負電平輸出，計軸采 集模塊根據(jù)兩者感應(yīng)時序判斷車輪位置變化過程，從而進行計數(shù)。計軸傳感器與計軸采 集模塊距離很近，電纜較短，搞干擾性好。
室外部分可以用光纜串接所有計軸采集模塊，光纜通信能夠從根本上解決鐵路上的 雷擊問題和長電纜電磁干擾問題，雙環(huán)路冗余方式可以具備較高可靠性，并且解決了星 形系統(tǒng)電纜施工中的電纜過多，施工成本高的問題。室外設(shè)備全部使用工業(yè)級以上器 件，而且計軸傳感器和計軸采集模塊都進行灌膠處理，確保了高可靠性。
具體實施例的通信原理，如圖4所示
正反雙向構(gòu)成雙環(huán)路通信，主機發(fā)送數(shù)據(jù)源(空數(shù)據(jù)包)，從機分別在數(shù)據(jù)鏈中加 載自己的最新有效信息，可稱為自加載信息機制，數(shù)據(jù)鏈回到主機后完成數(shù)據(jù)采集，主機雙串口都可收到所有從機信息。
正反雙向的雙環(huán)路互為冗余，如果一斷線存在，則從機將復制有效的接收數(shù)據(jù)向兩 個串口發(fā)送，從而完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向功能，達到自愈的目的。
如圖5所示，中間一從機的R1接收口線路故障，該從機R1接收超時，則將R0接收的數(shù) 據(jù)復制一份發(fā)向TO，主機接收口R1可以收到部分從機數(shù)據(jù)，RO仍可以接收到全部從機數(shù) 據(jù)。
如圖6所示，如果兩斷線同時存在，如中間一從機的R1接收口線路故障，該從機R1接 收超時，則將R0接收的數(shù)據(jù)復制一份發(fā)向T0，主機接收口R1可以收到左邊部分從機數(shù)據(jù)； 同理右下從機RO接收故障，其R1收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到T1,重新構(gòu)建右邊環(huán)路，主機R0可以收 到右邊部分從機信息。
另外，環(huán)路從機自加載數(shù)據(jù)比主叢結(jié)構(gòu)的應(yīng)答方式通信效率也高出很多，因為減少 了上對下的査詢指令發(fā)送時間。
具體實施例中主機的計算原理，如圖7所示
根據(jù)配置文件獲取區(qū)段和計軸的配置信息，統(tǒng)計區(qū)段相關(guān)計軸的數(shù)目，計算左計軸 數(shù)(所有左端計軸數(shù)目之和)與右計軸數(shù)(所有右端計軸數(shù)目之和)之差即可得到區(qū)段 的占用狀態(tài)，如計軸1減掉計軸2與計軸3的和就可以計算出該包圍區(qū)段的剩余計軸數(shù)，如 果結(jié)果為零測為出清狀態(tài)，否則為占用狀態(tài)。
本發(fā)明采用現(xiàn)場采集和光纖通信機制，可以將電氣上的對系統(tǒng)的干擾降到最低，光 纜通信速率高，通信距離較遠，可以滿足各種惡劣工業(yè)環(huán)境的應(yīng)用；環(huán)路自加載信息機 制使主機對從機査詢效率大大提高；由于采用雙環(huán)冗余架構(gòu)， 一點斷線不會造成系統(tǒng)正 常運行；由于科學的通信機制，環(huán)路通信具有自愈功能，即便部分模塊(采集單元)損 壞也不會累及其它模塊；環(huán)線結(jié)構(gòu)串接所有計軸采集單元，比星形結(jié)構(gòu)線路簡單，總長 度大大縮短，而且光纜成本也比較低；光纜壽命比電纜長，不易被環(huán)境腐蝕，維護成本 低。
解決系統(tǒng)室外電氣電路的易受干擾問題，故障易擴大性風險，施工成本高的問題， 其中，雙環(huán)路通信在有些不必要使用光纜的地方可以用電纜作為物理媒介。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 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)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種模塊化計軸系統(tǒng)，其特征在于，包括多個計軸采集模塊和至少一個主機，所述多個計軸采集模塊相互串聯(lián)后與所述至少一個主機串聯(lián)，并形成兩條通信方向相反的通信環(huán)路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的模塊化計軸系統(tǒng)，其特征在于，所述多個計軸采集模塊設(shè) 于室外，并分別連接有計軸傳感器，所述通信環(huán)路的室外部分采用光纜。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化計軸系統(tǒng)，其特征在于，所述多個計軸采集模塊設(shè) 于軌道旁邊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的模塊化計軸系統(tǒng)，其特征在于，所述計軸傳感器和計軸采 集模塊進行灌膠處理。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的模塊化計軸系統(tǒng)，其特征在于，所述兩條通信環(huán)路互為冗余。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的模塊化計軸系統(tǒng)，其特征在于，所述主機設(shè)于室內(nèi)，并與 聯(lián)鎖系統(tǒng)連接。
7、 一種權(quán)利要求1至6任一項所述的模塊化計軸系統(tǒng)實現(xiàn)計軸統(tǒng)計的方法，其特征在 于，包括步驟主機通過兩條通信方向相反的通信環(huán)路發(fā)送采集命令數(shù)據(jù)，計軸采集模塊根據(jù)自己 的地址更新數(shù)據(jù)鏈，最后數(shù)據(jù)鏈回到主機中，所述主機進行邏輯運算并將結(jié)果送到上位 機或局域網(wǎng)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的計軸統(tǒng)計的方法，其特征在于，所述兩條通信方向相反的 通信環(huán)路中任意一條或兩條通信環(huán)路斷開時，端點處的數(shù)據(jù)通過另一條通信環(huán)路傳回所 述主機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模塊化計軸系統(tǒng)及其實現(xiàn)計軸統(tǒng)計的方法，包括多個計軸采集模塊和主機，用兩條通信方向相反的光纜構(gòu)成冗余通信環(huán)路，串聯(lián)所有計軸采集模塊和主機。主機發(fā)送采集命令數(shù)據(jù)，計軸采集模塊根據(jù)自己的地址更新數(shù)據(jù)鏈，最后數(shù)據(jù)鏈回到主機中，主機進行邏輯運算并將結(jié)果送到上位機，實現(xiàn)計軸統(tǒng)計。雙環(huán)路冗余方式可以具備較高可靠性，并且解決了星形系統(tǒng)電纜施工中的電纜過多，施工成本高的問題，計軸傳感器和計軸采集模塊都進行灌膠處理，確保了高可靠性。
文檔編號B61L1/00GK101618726SQ20091009050
公開日2010年1月6日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者冷洪雨, 吳興崗, 剛 徐, 楊紅巖, 蔡回德, 靳紅宇 申請人:北京康吉森交通技術(shù)有限公司