一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置、系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置、系統(tǒng)及其方法，裝置包括耦合解碼單元，耦合解碼單元包括解碼處理單元和變壓器耦合單元。變壓器耦合單元的副邊與解碼處理單元、以及外部的感應(yīng)線圈形成信號接收回路，對變壓器耦合單元的原邊施加連續(xù)的正弦特征信號，并通過變壓器耦合單元將正弦特征信號耦合至感應(yīng)線圈上，解碼處理單元通過檢測感應(yīng)線圈上的接收信號實(shí)現(xiàn)對感應(yīng)線圈通斷的實(shí)時(shí)檢測。本發(fā)明裝置及其方法通過在接收回路中疊加正弦特征信號，可實(shí)時(shí)檢測和判斷感應(yīng)線圈的通斷并檢查耦合解碼單元的正常與否，有效地解除了列車潛在的運(yùn)行安全隱患。
【專利說明】一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置、系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軌道信號檢測裝置、系統(tǒng)及其方法，尤其是涉及一種應(yīng)用于檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置、系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軌道信號感應(yīng)線圈用于感應(yīng)軌道電路中所傳輸?shù)碾娏餍盘?，并將該信號轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出到解碼單元，以獲得列車運(yùn)行許可信息。軌道電路用于列車占用檢測并提供連續(xù)的運(yùn)行許可信息。列車通過軌道信號感應(yīng)線圈感應(yīng)鋼軌電流并轉(zhuǎn)換為電壓信號，對該信號進(jìn)行處理后獲得列車運(yùn)行所需的色燈信號、速度等級信號等，輔助列控系統(tǒng)控制列車的運(yùn)行。當(dāng)鋼軌中沒有軌道電路電流信號或者感應(yīng)線圈斷開時(shí)，對解碼單元而言，都表現(xiàn)為沒有接收到信號，從而不能識別線圈斷開這種運(yùn)行故障，給列車的有效運(yùn)行和安全運(yùn)行帶來隱患。同時(shí)，在軌道信號的解碼處理中，當(dāng)針對感應(yīng)信號的預(yù)處理電路失效時(shí)，也體現(xiàn)為沒有接收到信號，從而不能檢測該部分電路是否正常。
[0003]國內(nèi)軌道電路主要有2種制式，分別為國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號。國產(chǎn)移頻制式信號的頻率范圍是450Hz?950Hz，ZPW2000制式信號的頻率范圍是1650Hz?2650Hz。感應(yīng)線圈某一時(shí)刻所接收到的信號是這兩種信號中的一種。感應(yīng)線圈是一個無源電感，對線圈通斷的檢測通常通過耦合一個特定形式的信號到線圈回路并檢查該信號是否存在來實(shí)現(xiàn)。
[0004]在已有的方案中，通過在接收回路中疊加脈沖信號，實(shí)現(xiàn)對線圈的檢測。解碼單元按照一定周期發(fā)送一個幅值遠(yuǎn)大于軌道信號的脈沖信號，該信號經(jīng)過光耦隔離后通過電容耦合到感應(yīng)線圈上。解碼處理單元通過幅度門限比較檢測該脈沖信號是否存在，如果存在則判定為線圈和預(yù)處理電路正常，否則判定故障。該方案的技術(shù)原理如附圖1所示。
[0005]但是現(xiàn)有技術(shù)由于采用定期發(fā)送脈沖信號以及時(shí)域檢測的方法，因此存在如下技術(shù)缺陷:
[0006](I)現(xiàn)有技術(shù)中，脈沖信號只能通過間隔方式發(fā)送，如果發(fā)送周期過短則會影響原始信號和幅值門限判斷，因此不能實(shí)現(xiàn)對感應(yīng)線圈的實(shí)時(shí)檢測；
[0007](2)現(xiàn)有技術(shù)中，脈沖信號的諧波成分在頻域上與輸入的原始信號有重疊，導(dǎo)致原始信號失真，影響解碼的可靠性；
[0008](3)現(xiàn)有技術(shù)中，基于時(shí)域的幅值門限比較方法抗干擾能力較差，軌道信號中的各種尖峰干擾都可能造成檢測結(jié)果的錯誤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置、系統(tǒng)及其方法，通過在接收回路中疊加正弦特征信號，可實(shí)時(shí)檢測和判斷感應(yīng)線圈的通斷并檢查耦合解碼單元的正常與否，有效地解除了列車潛在的運(yùn)行安全隱患。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，所述裝置包括耦合解碼單元，所述耦合解碼單元進(jìn)一步包括解碼處理單元和變壓器耦合單元。所述變壓器耦合單元的副邊與所述解碼處理單元、以及外部的感應(yīng)線圈形成信號接收回路。對所述變壓器耦合單元的原邊施加連續(xù)的正弦特征信號，并通過所述變壓器耦合單元將所述正弦特征信號耦合至所述感應(yīng)線圈上，所述解碼處理單元通過檢測所述感應(yīng)線圈上的接收信號實(shí)現(xiàn)對所述感應(yīng)線圈通斷的實(shí)時(shí)檢測。
[0011]優(yōu)選的，所述耦合解碼單元進(jìn)一步包括I系耦合解碼單元和II系耦合解碼單元，所述解碼處理單元進(jìn)一步包括I系解碼處理單元和II系解碼處理單元，所述變壓器耦合單元進(jìn)一步包括I系變壓器和II系變壓器。所述I系變壓器的副邊與所述外部的感應(yīng)線圈形成第一信號接收回路，對所述I系變壓器的原邊施加連續(xù)的I系正弦特征信號，并通過所述I系變壓器將所述I系正弦特征信號耦合至所述感應(yīng)線圈上。所述I系解碼處理單元對所述感應(yīng)線圈上的接收信號進(jìn)行檢測，從而判斷所述感應(yīng)線圈的通斷。所述II系變壓器的副邊與所述外部的感應(yīng)線圈形成第二信號接收回路，對所述II系變壓器的原邊施加連續(xù)的II系正弦特征信號，并通過所述II系變壓器將所述II系正弦特征信號耦合至所述感應(yīng)線圈上。所述II系解碼處理單元對所述感應(yīng)線圈上的接收信號進(jìn)行檢測，從而判斷所述感應(yīng)線圈的通斷。
[0012]優(yōu)選的，所述I系解碼處理單元和II系解碼處理單元均包括DSP和預(yù)處理電路。所述接收信號經(jīng)過所述預(yù)處理電路進(jìn)行包括濾波在內(nèi)的處理后輸出至所述DSP進(jìn)行檢測和處理。
[0013]優(yōu)選的，所述I系解碼處理單元和II系解碼處理單元的接收信號為:r=S+xl+x2 ；
[0014]其中，s為所述感應(yīng)線圈的感應(yīng)信號，xl為所述I系正弦特征信號經(jīng)所述I系變壓器耦合后的信號，x2為所述II系正弦特征信號經(jīng)所述II系變壓器耦合后的信號；
[0015]當(dāng)只有所述I系耦合解碼單元工作時(shí)，所述接收信號為:r=s+xl ；
[0016]當(dāng)只有所述II系耦合解碼單元工作時(shí)，所述接收信號為:r=S+x2。
[0017]優(yōu)選的，所述I系變壓器和II系變壓器原邊初級線圈和副邊次級線圈的變比為η: 1，其中，2 = η = 20。所述I系變壓器對所述I系正弦特征信號進(jìn)行隔離衰減處理，所述II系變壓器對所述II系正弦特征信號進(jìn)行隔離衰減處理。
[0018]優(yōu)選的，所述I系正弦特征信號和II系正弦特征信號的頻率位于國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號的頻譜之間。
[0019]優(yōu)選的，所述I系正弦特征信號和II系正弦特征信號的頻率位于950Hz?1650Hz之間。
[0020]優(yōu)選的，所述I系正弦特征信號和II系正弦特征信號的頻率按照將所述國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號之間的頻譜劃分為三等份后在一定范圍內(nèi)取值的原則進(jìn)行選擇。
[0021]優(yōu)選的，所述I系正弦特征信號頻率為1183 ± IOHz。
[0022]優(yōu)選的，所述II系正弦特征信號頻率為1417± IOHz。
[0023]優(yōu)選的,所述DSP進(jìn)一步包括:加窗處理單元、FFT頻譜分析單元、頻譜取值單元、幅值門限判斷單元、信噪比求取單元和線圈狀態(tài)判斷單元；
[0024]所述加窗處理單元對經(jīng)過所述預(yù)處理電路處理的接收信號進(jìn)行余弦加窗處理，防止頻譜泄露；
[0025]所述FFT頻譜分析單元對經(jīng)過余弦加窗處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換頻譜分析；
[0026]所述頻譜取值單元從所述FFT頻譜分析單元輸出的分析數(shù)據(jù)中分別獲取所述I系正弦特征信號的頻譜幅值A(chǔ)l和II系正弦特征信號的頻譜幅值A(chǔ)2，并取其中的較大值，設(shè)為A ；
[0027]所述幅值門限判斷單元對所述頻譜取值單元輸出的頻譜幅值A(chǔ)進(jìn)行判斷，如果頻譜幅值A(chǔ)小于設(shè)定的軌道信號檢測門限幅值，則判定所述感應(yīng)線圈斷開；如果頻譜幅值A(chǔ)大于或等于所述設(shè)定的軌道信號檢測門限幅值，則繼續(xù)進(jìn)行判斷；
[0028]所述信噪比求取單元針對位于國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號之間的頻譜，先將所述I系正弦特征信號和II系正弦特征信號的頻譜歸零，再求取該頻段內(nèi)噪聲的平均值，結(jié)合所述I系正弦特征信號和II系正弦特征信號的頻譜可得出該頻段內(nèi)的信噪比；
[0029]所述線圈狀態(tài)判斷單元對所述信噪比求取單元輸出的信噪比進(jìn)行判斷，如果信噪比大于或等于設(shè)定的門限值，則判定所述感應(yīng)線圈正常；若信噪比小于所述設(shè)定的門限值，則判定所述感應(yīng)線圈斷開。
[0030]優(yōu)選的，當(dāng)所述I系耦合解碼單元和II系耦合解碼單元中僅有一系工作時(shí)，所述頻譜取值單元從所述FFT頻譜分析單元輸出的分析數(shù)據(jù)中獲取所述I系正弦特征信號的頻譜幅值A(chǔ)l，或II系正弦特征信號的頻譜幅值A(chǔ)2，并取頻譜幅值A(chǔ)l或頻譜幅值A(chǔ)2，設(shè)為A。
[0031]優(yōu)選的，所述軌道信號檢測門限幅值由輸入所述I系變壓器或II系變壓器的正弦特征信號幅值與所述I系變壓器或II系變壓器原邊初級線圈和副邊次級線圈的變比η的比值決定。
[0032]本發(fā)明還另外具體提供了一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的方法的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的方法，檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置包括耦合解碼單元，所述耦合解碼單元進(jìn)一步包括解碼處理單元和變壓器耦合單元，所述方法包括以下步驟:
[0033]對所述變壓器耦合單元的原邊施加連續(xù)的正弦特征信號，經(jīng)過所述變壓器耦合單元的隔離衰減處理，通過所述變壓器耦合單元的副邊將所述正弦特征信號耦合至所述感應(yīng)線圈上，所述解碼處理單元通過檢測所述感應(yīng)線圈上的接收信號實(shí)現(xiàn)對所述感應(yīng)線圈通斷的實(shí)時(shí)檢測。
[0034]優(yōu)選的，所述耦合解碼單元進(jìn)一步包括I系耦合解碼單元和II系耦合解碼單元，所述解碼處理單元包括I系解碼處理單元和II系解碼處理單元，所述變壓器耦合單元包括
I系變壓器和II系變壓器，所述I系解碼處理單元和II系解碼處理單元均包括DSP和預(yù)處理電路，所述方法包括以下步驟:
[0035]對所述I系變壓器的原邊施加連續(xù)的I系正弦特征信號，經(jīng)過所述I系變壓器的隔離衰減處理，通過所述I系變壓器將所述I系正弦特征信號耦合至所述感應(yīng)線圈，再由所述I系解碼處理單元通過對所述感應(yīng)線圈上的接收信號進(jìn)行檢測，所述接收信號經(jīng)過所述預(yù)處理電路進(jìn)行包括濾波在內(nèi)的處理后輸出至所述DSP進(jìn)行檢測和處理，從而判斷所述感應(yīng)線圈的通斷；[0036]對所述II系變壓器的原邊施加連續(xù)的II系正弦特征信號，經(jīng)過所述II系變壓器的隔離衰減處理，通過所述II系變壓器將所述II系正弦特征信號耦合至所述感應(yīng)線圈，再由所述II系解碼處理單元通過對所述感應(yīng)線圈上的接收信號進(jìn)行檢測，所述接收信號經(jīng)過所述預(yù)處理電路進(jìn)行包括濾波在內(nèi)的處理后輸出至所述DSP進(jìn)行檢測和處理，從而判斷所述感應(yīng)線圈的通斷。
[0037]優(yōu)選的，將所述I系正弦特征信號和II系正弦特征信號的頻率設(shè)置于國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號的頻譜之間。
[0038]優(yōu)選的，將所述I系正弦特征信號和II系正弦特征信號的頻率設(shè)置于950Hz?1650Hz 之間。
[0039]優(yōu)選的，按照將所述國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號之間的頻譜劃分為三等份后在一定范圍內(nèi)取值的原則對所述I系正弦特征信號和II系正弦特征信號的頻率進(jìn)行選擇。
[0040]優(yōu)選的，所述I系解碼處理單元和II系解碼處理單元的接收信號為:r=S+xl+x2 ；當(dāng)只有所述I系耦合解碼單元工作時(shí)，所述接收信號為:r=s+xl ;當(dāng)只有所述II系耦合解碼單元工作時(shí)，所述接收信號為:r=s+x2 ；
[0041]其中，s為所述感應(yīng)線圈的感應(yīng)信號，xl為所述I系正弦特征信號經(jīng)所述I系變壓器耦合后的信號，x2為所述II系正弦特征信號經(jīng)所述II系變壓器耦合后的信號。
[0042]優(yōu)選的,所述DSP進(jìn)一步包括:加窗處理單元、FFT頻譜分析單元、頻譜取值單元、幅值門限判斷單元、信噪比求取單元和線圈狀態(tài)判斷單元。所述解碼處理單元通過檢測所述感應(yīng)線圈上的信號實(shí)現(xiàn)對所述感應(yīng)線圈通斷的實(shí)時(shí)檢測的過程包括以下步驟:
[0043]所述加窗處理單元對經(jīng)過所述預(yù)處理電路處理的接收信號進(jìn)行余弦加窗處理，防止頻譜泄露；
[0044]所述FFT頻譜分析單元對經(jīng)過余弦加窗處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換頻譜分析；
[0045]所述頻譜取值單元從所述FFT頻譜分析單元輸出的分析數(shù)據(jù)中分別獲取所述I系正弦特征信號的頻譜幅值A(chǔ)l和II系正弦特征信號的頻譜幅值A(chǔ)2，并取其中的較大值，設(shè)為A ；
[0046]所述幅值門限判斷單元對所述頻譜取值單元輸出的頻譜幅值A(chǔ)進(jìn)行判斷，如果頻譜幅值A(chǔ)小于設(shè)定的軌道信號檢測門限幅值，則判定所述感應(yīng)線圈斷開；如果頻譜幅值A(chǔ)大于或等于所述設(shè)定的軌道信號檢測門限幅值，則繼續(xù)進(jìn)行判斷；
[0047]所述信噪比求取單元針對位于國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號之間的頻譜，先將所述I系正弦特征信號和II系正弦特征信號的頻譜歸零，再求取該頻段內(nèi)噪聲的平均值，結(jié)合所述I系正弦特征信號和II系正弦特征信號的頻譜可得出該頻段內(nèi)的信噪比；
[0048]所述線圈狀態(tài)判斷單元對所述信噪比求取單元輸出的信噪比進(jìn)行判斷，如果信噪比大于或等于設(shè)定的門限值，判定所述感應(yīng)線圈正常；若信噪比小于所述設(shè)定的門限值，則判定所述感應(yīng)線圈斷開。
[0049]當(dāng)所述I系耦合解碼單元和II系耦合解碼單元中僅有一系工作時(shí)，所述頻譜取值單元從所述FFT頻譜分析單元輸出的分析數(shù)據(jù)中獲取所述I系正弦特征信號的頻譜幅值A(chǔ)l，或II系正弦特征信號的頻譜幅值A(chǔ)2 ；
[0050]當(dāng)所述I系耦合解碼單元工作時(shí)，所述頻譜取值單元從所述FFT頻譜分析單元輸出的分析數(shù)據(jù)中獲取所述I系正弦特征信號的頻譜幅值A(chǔ)l，并取所述頻譜幅值A(chǔ)l，設(shè)為A ；[0051 ] 當(dāng)所述II系耦合解碼單元工作時(shí)，所述頻譜取值單元從所述FFT頻譜分析單元輸出的分析數(shù)據(jù)中獲取所述II系正弦特征信號的頻譜幅值A(chǔ)2，并取所述頻譜幅值A(chǔ)2，設(shè)為A。
[0052]本發(fā)明還另外具體提供了一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的系統(tǒng)，包括感應(yīng)線圈和上述檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，所述檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置與所述感應(yīng)線圈相連，所述檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置對所述感應(yīng)線圈的通斷進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。
[0053]通過實(shí)施上述本發(fā)明提供的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置、系統(tǒng)及其方法，具有如下技術(shù)效果:
[0054](I)本發(fā)明通過變壓器耦合單元隔離衰減，同時(shí)疊加的特征信號為連續(xù)的正弦特征信號，可以對感應(yīng)線圈進(jìn)行不間斷的連續(xù)式檢測；
[0055](2)本發(fā)明正弦特征信號的頻譜在軌道信號有效頻譜范圍之外，該信號的疊加不會導(dǎo)致有效信號的失真，也不會對信號解碼產(chǎn)生影響；
[0056](3)本發(fā)明基于頻譜分析的特征信號識別方法，能有效地抑制隨機(jī)噪聲的干擾，從而使得對感應(yīng)線圈通斷的檢測具有很高的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0057]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0058]圖1是現(xiàn)有技術(shù)采用脈沖信號檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0059]圖2是本發(fā)明檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0060]圖3是本發(fā)明檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置另一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0061]圖4是本發(fā)明檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置一種具體實(shí)施例中I系正弦特征信號和II系正弦特征信號的頻譜示意圖；
[0062]圖5是本發(fā)明檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的方法一種具體實(shí)施例正弦特征信號識別過程的程序流程圖；
[0063]圖6是本發(fā)明檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置一種具體實(shí)施例中DSP的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0064]圖7是本發(fā)明檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置一種具體實(shí)施例中解碼處理單元的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0065]圖中:1-解碼處理單元，2-變壓器耦合單元，3-感應(yīng)線圈，4-光耦隔離單元，5-電容，10-耦合解碼單元，101-1系耦合解碼單元，102-11系耦合解碼單元，11-1系解碼處理單元，12-11系解碼處理單元，21-1系變壓器，22-11系變壓器，110-DSP，111-加窗處理單元，112-FFT頻譜分析單元，113-頻譜取值單元，114-幅值門限判斷單元，115-信噪比求取單元，116-線圈狀態(tài)判斷單元，120-預(yù)處理電路。
【具體實(shí)施方式】
[0066]為了引用和清楚起見，將下文中使用的技術(shù)名詞、簡寫或縮寫記載如下:
[0067]DSP:Digital Signal Processor,數(shù)字信號處理器的簡稱；
[0068]國產(chǎn)移頻制式信號:目前國內(nèi)的軌道機(jī)車信號兩種制式的其中之一，國產(chǎn)移頻制式信號的頻率范圍是450Hz?950Hz，對于移頻制式的信號，載頻為550Hz、650Hz、750Hz、850Hz。調(diào)制頻率為 7Ηζ、8Ηζ、8.5Ηζ、9Ηζ、9.5Ηζ、11Ηζ、12.5Ηζ、13.5Ηζ、15Ηζ、16.5Hz、
17.5Ηζ、18.5Ηζ、20Ηζ、21.5Ηζ、22.5Ηζ、23.5Ηζ、24.5Ηζ、26Ηζ ；
[0069]ZPW2000制式信號:目前國內(nèi)的軌道機(jī)車信號兩種制式的另外一種，ZPW2000制式信號的頻率范圍是1650Hz?2650Hz，對于ZPW2000制式的信號，載頻為1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz。調(diào)制頻率為 10.3Ηζ、11.4Ηζ、12.5Ηζ、13.6Ηζ、14.7Ηζ、15.8Ηζ、16.9Ηζ、18Ηζ、19.1Ηζ、20.2Ηζ、21.3Ηζ、22.4Ηζ、23.5Ηζ、24.6Ηζ、25.7Ηζ、26.8Ηζ、27.9Ηζ、29Ηζ ；
[0070]FFT:Fast Fourier Transform,快速傅里葉變換的簡稱,一種數(shù)字信號處理快速算法，廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號處理系統(tǒng)。
[0071]加窗處理:一個數(shù)字信號處理系統(tǒng)一次所能處理的數(shù)據(jù)是有限的，因此需要對采樣信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕財(cái)?，即將信號分成長度相等的一些段，對每一段的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行運(yùn)算處理的過程。
[0072]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0073]如附圖2至附圖6所示，給出了本發(fā)明一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置、系統(tǒng)及其方法的具體實(shí)施例，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0074]如附圖2所示，一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置的具體實(shí)施例，包括耦合解碼單元10，耦合解碼單元10進(jìn)一步包括解碼處理單元I和變壓器耦合單元2。變壓器耦合單元2的副邊與解碼處理單元1、以及外部的感應(yīng)線圈3形成信號接收回路。對變壓器耦合單元2的原邊施加連續(xù)的正弦特征信號，并通過變壓器耦合單元2將正弦特征信號耦合至感應(yīng)線圈3上，解碼處理單元I通過檢測感應(yīng)線圈3上的接收信號r實(shí)現(xiàn)對感應(yīng)線圈3通斷的實(shí)時(shí)檢測。需要特別指出的是，在本發(fā)明具體實(shí)施例中，對變壓器耦合單元2的原邊施加連續(xù)的正弦特征信號是指的廣義的正弦特征信號，不但包括數(shù)學(xué)意義上的正弦特征信號，還包括相應(yīng)的余弦特征信號。本發(fā)明具體實(shí)施例描述的檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，通過在信號接收回路中疊加正弦特征信號，通過產(chǎn)生連續(xù)的正弦特征信號并采用變壓器耦合單元2將該信號耦合到感應(yīng)線圈3上，可實(shí)時(shí)檢測和判斷感應(yīng)線圈3的通斷，并檢查耦合解碼單元10的正常與否，有效的排除了列車運(yùn)行潛在的隱患，實(shí)現(xiàn)了對感應(yīng)線圈3通斷的實(shí)時(shí)檢測。同時(shí)，基于頻域的處理方法確保了正弦特征信號不會對原始軌道信號產(chǎn)生影響。
[0075]軌道信號中包含了行車安全相關(guān)的信息，因此，其解碼也必須符合安全性和可靠性要求。如附圖3所示，提供了檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置的另一種具體實(shí)施例，該實(shí)施例的技術(shù)方案基于“二取二”的冗余結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。外部的感應(yīng)線圈3需同時(shí)送入I系和II系兩個相同的解碼處理單元。因此，正弦特征信號疊加應(yīng)考慮兩系同時(shí)工作和只有I系或II系工作時(shí)的情況。在前述檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置基礎(chǔ)上，耦合解碼單元10進(jìn)一步包括I系耦合解碼單元101和II系耦合解碼單元102，解碼處理單元I進(jìn)一步包括I系解碼處理單元11和II系解碼處理單元12，變壓器耦合單元2進(jìn)一步包括I系變壓器21和II系變壓器22。如附圖7所示，I系解碼處理單元11和II系解碼處理單元12均包括DSPllO和預(yù)處理電路120，接收信號r經(jīng)過預(yù)處理電路120進(jìn)行濾波、整形處理后輸出至DSPllO進(jìn)行檢測和處理。I系變壓器21的副邊與外部的感應(yīng)線圈3形成第一信號接收回路，對I系變壓器21的原邊施加連續(xù)的I系正弦特征信號fl，并通過I系變壓器21將I系正弦特征信號fl耦合至感應(yīng)線圈3上，由I系解碼處理單元11對感應(yīng)線圈3上的接收信號r進(jìn)行檢測，接收信號r經(jīng)過預(yù)處理電路120進(jìn)行濾波、整形處理后輸出至DSPllO進(jìn)行檢測和處理，從而判斷感應(yīng)線圈3的通斷。II系變壓器22的副邊與外部的感應(yīng)線圈3形成第二信號接收回路，對Π系變壓器22的原邊施加連續(xù)的II系正弦特征信號f2，并通過II系變壓器22將II系正弦特征信號f2耦合至感應(yīng)線圈3上，由II系解碼處理單元12對感應(yīng)線圈3上的接收信號r進(jìn)行檢測，接收信號r經(jīng)過預(yù)處理電路120進(jìn)行濾波、整形處理后輸出至DSPllO進(jìn)行檢測和處理，從而判斷感應(yīng)線圈3的通斷。
[0076]I系解碼處理單元11和II系解碼處理單元12的接收信號r為:r=s+xl+x2 ；
[0077]其中，s為感應(yīng)線圈3的感應(yīng)信號，xl為I系正弦特征信號fl經(jīng)I系變壓器21耦合后的信號，x2為II系正弦特征信號f2經(jīng)II系變壓器22耦合后的信號；
[0078]當(dāng)只有I系稱合解碼單元101工作時(shí)，接收信號r為:r=s+xl ；
[0079]當(dāng)只有II系耦合解碼單元102工作時(shí)，接收信號r為:r=s+x2。
[0080]I系變壓器21和II系變壓器22原邊初級線圈和副邊次級線圈的變比為n:l，其中，2蘭η蘭20。I系變壓器21對I系正弦特征信號fl進(jìn)行隔離衰減處理，II系變壓器22對II系正弦特征信號f2進(jìn)行隔離衰減處理。通過引入I系變壓器21對I系正弦特征信號Π進(jìn)行隔離衰減處理，以及通過II系變壓器22分別對對II系正弦特征信號f2進(jìn)行隔離衰減處理不僅有利于衰減前原始正弦特征信號的產(chǎn)生，同時(shí)也降低了因I系變壓器21和II系變壓器22疊加而串聯(lián)到信號接收回路中的阻抗。
[0081]I系解碼處理單元11和II系解碼處理單元12應(yīng)選擇不同的正弦特征信號。同時(shí)，應(yīng)確保正弦特征信號不能干擾外部的感應(yīng)線圈3接收的感應(yīng)信號，并且兩個正弦特征信號之間也不能相互干擾。因此，根據(jù)軌道電路的特點(diǎn)，將正弦特征信號的頻率選擇在國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號的頻譜之間，可以避免對感應(yīng)信號的影響。
[0082]如附圖4所示，國產(chǎn)移頻制式信號的上限頻率為950Hz，ZPW2000制式信號的下限頻率為1650Hz，因此特征信號的頻率范圍應(yīng)在950?1650Hz之間。另外，再根據(jù)三等份后在一定范圍內(nèi)取值的劃分原則，I系正弦特征信號fl的頻率選擇為:
[0083]Freql=950+(1650-950)/3=1183Hz
[0084]II系正弦特征信號f2的頻率選擇為:[0085]Freq2=950+((1650-950)/3)*2=1417Hz
[0086]I系正弦特征信號fI頻率為1183± 10Hz，II系正弦特征信號f2頻率為1417±10Hz，作為本發(fā)明一種典型的實(shí)施例，I系正弦特征信號fl頻率取為1183Hz，II系正弦特征信號f2頻率取為1417Hz。正弦特征信號與軌道信號頻譜之間的關(guān)系如附圖4中所示。當(dāng)然，還可以選擇國產(chǎn)移頻制式信號上限頻率和ZPW2000制式信號下限頻率之間的其他頻率點(diǎn)的正弦信號作為正弦特征信號，并相應(yīng)調(diào)整I系解碼處理單元11和II系解碼處理單元12中的頻率參數(shù)。軌道信號檢測門限幅值由輸入I系變壓器21或II系變壓器22的正弦特征信號幅值與I系變壓器21或II系變壓器22原邊初級線圈和副邊次級線圈的變比η的比值決定。作為本發(fā)明一種典型的實(shí)施例，變比η取為10，軌道信號檢測門限幅值進(jìn)一步設(shè)置為8mV，因此I系變壓器21和II系變壓器22耦合信號的幅值應(yīng)小于該門限閥值。根據(jù)變壓器耦合單元2的變比關(guān)系，正弦特征信號的幅值應(yīng)設(shè)置為8mV*10=80mV。
[0087]結(jié)合上述分析，I系正弦特征信號表示為:
[0088]Π=0.08*sin(2 π *1183*t) (V)
[0089]II系正弦特征信號表示為:
[0090]f2=0.08*sin (2 Ji *1417*t) (V)
[0091]解碼處理單元I所接收的信號包括感應(yīng)信號和正弦特征信號，因此，為了判斷感應(yīng)線圈3的通斷，在處理解碼信號之前需要首先識別正弦特征信號。在本發(fā)明具體實(shí)施例當(dāng)中，通過I系解碼處理單元11和II系解碼處理單元12對正弦特征信號進(jìn)行識別處理。如附圖6所示，DSPllO進(jìn)一步包括:加窗處理單元IlUFFT頻譜分析單元112、頻譜取值單元113、幅值門限判斷單元114、信噪比求取單元115和線圈狀態(tài)判斷單元116 ；
[0092]加窗處理單元111對經(jīng)過預(yù)處理電路處理的接收信號r進(jìn)行余弦加窗處理，防止頻譜泄露；
[0093]FFT頻譜分析單元112對經(jīng)過余弦加窗處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換頻譜分析；
[0094]頻譜取值單元113從FFT頻譜分析單元112輸出的分析數(shù)據(jù)中分別獲取I系正弦特征信號Π的頻譜幅值A(chǔ)l和II系正弦特征信號f2的頻譜幅值A(chǔ)2，并取其中的較大值，設(shè)為A ；
[0095]幅值門限判斷單元114對頻譜取值單元113輸出的頻譜幅值A(chǔ)進(jìn)行判斷，如果頻譜幅值A(chǔ)小于設(shè)定的軌道信號檢測門限幅值，則判定感應(yīng)線圈3斷開；如果頻譜幅值A(chǔ)大于或等于設(shè)定的軌道信號檢測門限幅值，則繼續(xù)進(jìn)行判斷；
[0096]信噪比求取單元115針對位于國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號之間的頻譜，先將I系正弦特征信號Π和II系正弦特征信號f2的頻譜歸零，再求取該頻段內(nèi)噪聲的平均值，結(jié)合I系正弦特征信號fl和II系正弦特征信號f2的頻譜可得出該頻段內(nèi)的信噪比；
[0097]線圈狀態(tài)判斷單元116對信噪比求取單元115輸出的信噪比進(jìn)行判斷，如果信噪比大于或等于設(shè)定的門限值，則判定感應(yīng)線圈3正常；若信噪比小于設(shè)定的門限值，則判定感應(yīng)線圈3斷開。
[0098]上述加窗處理單元111對接收信號進(jìn)行余弦加窗處理的原因是:一個數(shù)字信號處理系統(tǒng)一次所能處理的數(shù)據(jù)是有限的，因此需要對采樣信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕財(cái)?，即將信號分成長度相等的一些段，對每一段的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行運(yùn)算處理。直接取有限個數(shù)據(jù)，就相當(dāng)于在時(shí)域乘一個矩形窗函數(shù)，這樣會導(dǎo)致數(shù)據(jù)突然截?cái)啵霈F(xiàn)頻譜泄漏現(xiàn)象。頻譜泄露使給定頻率分量的能量泄露到相鄰的頻率點(diǎn)，從而使檢測結(jié)果產(chǎn)生誤差。減少泄露的方法，首先是取更長的數(shù)據(jù)，也就是矩形窗的寬度加寬，但數(shù)據(jù)過長必然會導(dǎo)致運(yùn)算和存儲量增加。其次是數(shù)據(jù)不能突然截?cái)?，也就是不要加矩形窗，而是要緩慢截?cái)?，即為加各種緩變的窗，使頻譜的旁瓣能量更小，在進(jìn)行卷積處理后造成的泄露減少。因此，正確選擇窗函數(shù)是減少頻譜泄露的關(guān)鍵。在本發(fā)明的具體實(shí)施中采用余弦加窗處理，能夠有效防止頻譜泄露。
[0099]作為本發(fā)明的另一種具體實(shí)施例，當(dāng)I系耦合解碼單元101和II系耦合解碼單元102中僅有一系工作時(shí)，頻譜取值單元113從FFT頻譜分析單元112輸出的分析數(shù)據(jù)中獲取I系正弦特征信號π的頻譜幅值A(chǔ)l，或II系正弦特征信號f2的頻譜幅值A(chǔ)2，并取頻譜幅值A(chǔ)l或頻譜幅值A(chǔ)2，設(shè)為A。
[0100]一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的方法的具體實(shí)施例，檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置包括耦合解碼單元10，耦合解碼單元10進(jìn)一步包括解碼處理單元I和變壓器耦合單元2，該方法包括以下步驟:
[0101]對變壓器耦合單元2的原邊施加連續(xù)的正弦特征信號，經(jīng)過變壓器耦合單元2的隔離衰減處理，通過變壓器耦合單元2的副邊將正弦特征信號耦合至感應(yīng)線圈3上，解碼處理單元I通過檢測感應(yīng)線圈3上的接收信號r實(shí)現(xiàn)對感應(yīng)線圈3通斷的實(shí)時(shí)檢測。
[0102]耦合解碼單元10進(jìn)一步包括I系耦合解碼單元101和II系耦合解碼單元102，解碼處理單元I包括I系解碼處理單元11和II系解碼處理單元12，變壓器耦合單元2包括I系變壓器21和II系變壓器22。I系解碼處理單元11和II系解碼處理單元12均包括DSPllO和預(yù)處理電路120。該方法包括以下步驟:
[0103]對I系變壓器21的原邊施加連續(xù)的I系正弦特征信號fl，經(jīng)過I系變壓器21的隔離衰減處理，通過I系變壓器21將I系正弦特征信號fl耦合至感應(yīng)線圈3，再由I系解碼處理單元11對感應(yīng)線圈3上的接收信號進(jìn)行檢測，接收信號r經(jīng)過預(yù)處理電路120進(jìn)行濾波、整形處理后輸出至DSPllO進(jìn)行檢測和處理，從而判斷感應(yīng)線圈3的通斷；
[0104]對II系變壓器22的原邊施加連續(xù)的II系正弦特征信號f2，經(jīng)過II系變壓器22的隔離衰減處理，通過II系變壓器22將II系正弦特征信號f2耦合至感應(yīng)線圈3，再由II系解碼處理單元12對感應(yīng)線圈3上的接收信號r進(jìn)行檢測，接收信號r經(jīng)過預(yù)處理電路120進(jìn)行濾波、整形處理后輸出至DSPllO進(jìn)行檢測和處理，從而判斷感應(yīng)線圈3的通斷。
[0105]將I系正弦特征信號fl和II系正弦特征信號f2的頻率設(shè)置于國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號的頻譜之間。作為本發(fā)明一種典型的實(shí)施例，將I系正弦特征信號Π和II系正弦特征信號f2的頻率進(jìn)一步設(shè)置于950Hz?1650Hz之間。并按照將國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號之間的頻譜劃分為三等份后在一定范圍內(nèi)取值的原則對I系正弦特征信號Π和II系正弦特征信號f2的頻率進(jìn)行選擇。
[0106]I系解碼處理單元11和II系解碼處理單元12的接收信號r為:r=s+xl+x2 ;當(dāng)只有I系耦合解碼單元101工作時(shí)，接收信號r為:r=s+xl ;當(dāng)只有II系耦合解碼單元102工作時(shí)，接收信號r為:r=s+x2 ；
[0107]其中，s為感應(yīng)線圈3的感應(yīng)信號，xl為I系正弦特征信號fl經(jīng)I系變壓器21耦合后的信號，x2為II系正弦特征信號f2經(jīng)II系變壓器22耦合后的信號。[0108]DSPllO進(jìn)一步包括:加窗處理單元111、FFT頻譜分析單元112、頻譜取值單元113、幅值門限判斷單元114、信噪比求取單元115和線圈狀態(tài)判斷單元116。如附圖5所示，解碼處理單元I通過檢測感應(yīng)線圈3上的信號實(shí)現(xiàn)對感應(yīng)線圈3通斷的實(shí)時(shí)檢測的過程進(jìn)一步包括以下步驟:
[0109]加窗處理單元111對經(jīng)過預(yù)處理電路處理的接收信號r進(jìn)行余弦加窗處理，防止頻譜泄露；
[0110]FFT頻譜分析單元112對經(jīng)過余弦加窗處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換頻譜分析；
[0111]頻譜取值單元113從FFT頻譜分析單元112輸出的分析數(shù)據(jù)中分別獲取I系正弦特征信號fl的頻譜幅值A(chǔ)l和II系正弦特征信號f2的頻譜幅值A(chǔ)2，并取其中的較大值，設(shè)為A ；
[0112]幅值門限判斷單元114對頻譜取值單元113輸出的頻譜幅值A(chǔ)進(jìn)行判斷，如果頻譜幅值A(chǔ)小于設(shè)定的軌道信號檢測門限幅值，則判定感應(yīng)線圈3斷開；如果頻譜幅值A(chǔ)大于或等于設(shè)定的軌道信號檢測門限幅值，則繼續(xù)進(jìn)行判斷；
[0113]信噪比求取單元115針對位于國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號之間的頻譜(在本發(fā)明一種典型的實(shí)施例中，取為950Hz?1650Hz)，先將I系正弦特征信號fl和II系正弦特征信號f2的頻譜歸零，再求取該頻段內(nèi)噪聲的平均值，結(jié)合I系正弦特征信號Π和II系正弦特征信號f2的頻譜可得出該頻段內(nèi)的信噪比；
[0114]線圈狀態(tài)判斷單元116對信噪比求取單元115輸出的信噪比進(jìn)行判斷，如果信噪比大于或等于設(shè)定的門限值，判定感應(yīng)線圈3正常；如果信噪比小于設(shè)定的門限值，則判定感應(yīng)線圈3斷開。
[0115]作為本發(fā)明的另一種實(shí)施例，當(dāng)I系耦合解碼單元101和II系耦合解碼單元102中僅有一系工作時(shí)，頻譜取值單元113從FFT頻譜分析單元112輸出的分析數(shù)據(jù)中獲取I系正弦特征信號Π的頻譜幅值A(chǔ)l，或II系正弦特征信號f2的頻譜幅值A(chǔ)2 ；
[0116]當(dāng)I系耦合解碼單元101工作時(shí)，頻譜取值單元113從FFT頻譜分析單元112輸出的分析數(shù)據(jù)中獲取I系正弦特征信號π的頻譜幅值A(chǔ)l，并取頻譜幅值A(chǔ)l，設(shè)為A ；
[0117]當(dāng)II系耦合解碼單元102工作時(shí)，頻譜取值單元113從FFT頻譜分析單元112輸出的分析數(shù)據(jù)中獲取II系正弦特征信號f2的頻譜幅值A(chǔ)2，并取頻譜幅值A(chǔ)2，設(shè)為A。
[0118]一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的系統(tǒng)的具體實(shí)施例，包括感應(yīng)線圈3和前述檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置與感應(yīng)線圈3相連，檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置對感應(yīng)線圈3的通斷進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。
[0119]本發(fā)明具體實(shí)施例所描述的檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置、系統(tǒng)及其方法的具體實(shí)施例采用變壓器耦合形式的連續(xù)正弦特征信號檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷，通過變壓器耦合加衰減而疊加的特征信號為連續(xù)的正弦信號，可以對線圈進(jìn)行不間斷的連續(xù)式檢測。ι、π系感應(yīng)信號采用并聯(lián)輸入，特征信號采用串聯(lián)疊加的方式，提高了裝置、系統(tǒng)及其方法應(yīng)用的兼容性，既能滿足兩系解碼處理單元I的同時(shí)檢測，也能在只有單系的解碼處理單元I時(shí)進(jìn)行檢測。同時(shí)，特征信號的頻譜在軌道信號有效頻譜范圍之外，該信號的疊加不會導(dǎo)致有效信號的失真，也不會對信號解碼產(chǎn)生影響。所選擇的正弦特征信號既不影響原有信號，也不會在正弦特征信號之間產(chǎn)生相互影響?；陬l譜分析的特征信號識別方法，能有效地抑制隨機(jī)噪聲的干擾，從而使得對感應(yīng)線圈3通斷的檢測具有很高的可靠性。
[0120]專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識到，結(jié)合本發(fā)明中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。
[0121]結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、各種可編程邏輯器件、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或本【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)所公知的任意其他形式的存儲介質(zhì)中。執(zhí)行軟件模塊的數(shù)字信號處理單元可以是中央處理器(CPU)、嵌入式處理器、微控制器(MCU)、數(shù)字信號處理器(DSP)、單片機(jī)、片上系統(tǒng)(S0C)、可編程邏輯器件，以及本【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)所公知的任意其他形式的具有控制、處理功能的器件。
[0122]本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0123]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和技術(shù)方案的情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，其特征在于，所述裝置包括耦合解碼單元(10),所述耦合解碼單元(10)進(jìn)一步包括解碼處理單元(I)和變壓器耦合單元(2)，所述變壓器耦合單元(2)的副邊與所述解碼處理單元(I)、以及外部的感應(yīng)線圈(3)形成信號接收回路，對所述變壓器耦合單元(2)的原邊施加連續(xù)的正弦特征信號，并通過所述變壓器耦合單元(2 )將所述正弦特征信號耦合至所述感應(yīng)線圈(3 )上，所述解碼處理單元(I)通過檢測所述感應(yīng)線圈(3)上的接收信號(r)實(shí)現(xiàn)對所述感應(yīng)線圈(3)通斷的實(shí)時(shí)檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，其特征在于:所述耦合解碼單元(10)包括I系耦合解碼單元(101)和II系耦合解碼單元(102)，所述解碼處理單元(I)包括I系解碼處理單元(11)和II系解碼處理單元(12)，所述變壓器耦合單元 (2)包括I系變壓器(21)和II系變壓器(22);所述I系變壓器(21)的副邊與所述外部的感應(yīng)線圈(3)形成第一信號接收回路，對所述I系變壓器(21)的原邊施加連續(xù)的I系正弦特征信號(Π)，并通過所述I系變壓器(21)將所述I系正弦特征信號(Π)耦合至所述感應(yīng)線圈(3)上，由所述I系解碼處理單元(11)對所述感應(yīng)線圈(3)上的接收信號(r)進(jìn)行檢測，從而判斷所述感應(yīng)線圈(3)的通斷；所述II系變壓器(22)的副邊與所述外部的感應(yīng)線圈(3)形成第二信號接收回路，對所述II系變壓器(22)的原邊施加連續(xù)的II系正弦特征信號(f2)，并通過所述II系變壓器(22)將所述II系正弦特征信號(f2)耦合至所述感應(yīng)線圈(3)上，由所述II系解碼處理單元(12)對所述感應(yīng)線圈(3)上的接收信號(r)進(jìn)行檢測，從而判斷所述感應(yīng)線圈(3)的通斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，其特征在于:所述I系解碼處理單元(11)和II系解碼處理單元(12)均包括DSP (110)和預(yù)處理電路(120)，所述接收信號(r)經(jīng)過所述預(yù)處理電路(120)進(jìn)行包括濾波在內(nèi)的處理后輸出至所述DSP(110)進(jìn)行檢測和處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，其特征在于:所述I系解碼處理單元(11)和II系解碼處理單元(12)的接收信號(r)為:r=S+xl+x2 ； 其中，s為所述感應(yīng)線圈(3)的感應(yīng)信號，Xl為所述I系正弦特征信號(fl)經(jīng)所述I系變壓器(21)耦合后的信號，x2為所述II系正弦特征信號(f2)經(jīng)所述II系變壓器(22)耦合后的信號； 當(dāng)只有所述I系耦合解碼單元(101)工作時(shí)，所述接收信號(r)為:r=S+xl ； 當(dāng)只有所述II系耦合解碼單元(102)工作時(shí)，所述接收信號(r)為:r=S+x2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，其特征在于:所述I系變壓器(21)和II系變壓器(22)原邊初級線圈和副邊次級線圈的變比為η: 1，其中，2 g η g 20;所述I系變壓器(21)對所述I系正弦特征信號(fl)進(jìn)行隔離衰減處理，所述II系變壓器(22)對所述II系正弦特征信號(f2)進(jìn)行隔離衰減處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，其特征在于:所述I系正弦特征信號(Π)和II系正弦特征信號(f2)的頻率位于國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號的頻譜之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，其特征在于:所述I系正弦特征信號(fl)和II系正弦特征信號(f2)的頻率位于950Hz?1650Hz之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，其特征在于:所述I系正弦特征信號(π)和II系正弦特征信號(f2)的頻率按照將所述國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號之間的頻譜劃分為三等份后在一定范圍內(nèi)取值的原則進(jìn)行選擇。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，其特征在于:所述I系正弦特征信號(f I)頻率為1183± IOHz。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，其特征在于:所述II系正弦特征信號(f2)頻率為1417± IOHz。
11.根據(jù)權(quán)利要求3、4、6、7、8、9、10中任一權(quán)利要求所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，其特征在于，所述DSP (110)進(jìn)一步包括:加窗處理單元(111)、FFT頻譜分析單元(112)、頻譜取值單元(113)、幅值門限判斷單元(114)、信噪比求取單元(115)和線圈狀態(tài)判斷單元(116)； 所述加窗處理單元(111)對經(jīng)過所述預(yù)處理電路(120)處理的接收信號(r)進(jìn)行余弦加窗處理，防止頻譜泄露； 所述FFT頻譜分析單元(112)對經(jīng)過余弦加窗處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換頻譜分析； 所述頻譜取值單元(113)從所述FFT頻譜分析單元(112)輸出的分析數(shù)據(jù)中分別獲取所述I系正弦特征信號(Π)的頻譜幅值A(chǔ)l和II系正弦特征信號(f2)的頻譜幅值A(chǔ)2，并取其中的較大值，設(shè)為A ; 所述幅值門限判斷單元(114)對所述頻譜取值單元(113)輸出的頻譜幅值A(chǔ)進(jìn)行判斷，如果頻譜幅值A(chǔ)小于設(shè)定的軌道信號檢測門限幅值，則判定所述感應(yīng)線圈(3)斷開；如果頻譜幅值A(chǔ)大于或等于所.述設(shè)定的軌道信號檢測門限幅值，則繼續(xù)進(jìn)行判斷； 所述信噪比求取單元(115)針對位于國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號之間的頻譜，先將所述I系正弦特征信號(Π)和II系正弦特征信號(f2)的頻譜歸零，再求取該頻段內(nèi)噪聲的平均值，結(jié)合所述I系正弦特征信號(Π)和II系正弦特征信號(f2)的頻譜可得出該頻段內(nèi)的信噪比； 所述線圈狀態(tài)判斷單元(116)對所述信噪比求取單元(115)輸出的信噪比進(jìn)行判斷，如果信噪比大于或等于設(shè)定的門限值，則判定所述感應(yīng)線圈(3)正常；若信噪比小于所述設(shè)定的門限值，則判定所述感應(yīng)線圈(3)斷開。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，其特征在于:當(dāng)所述I系耦合解碼單元(101)和II系耦合解碼單元(102)中僅有一系工作時(shí)，所述頻譜取值單元(113)從所述FFT頻譜分析單元(112)輸出的分析數(shù)據(jù)中獲取所述I系正弦特征信號(Π)的頻譜幅值A(chǔ)l，或II系正弦特征信號(f2)的頻譜幅值A(chǔ)2，并取頻譜幅值A(chǔ)l或頻譜幅值A(chǔ)2，設(shè)為A。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，其特征在于:所述軌道信號檢測門限幅值由輸入所述I系變壓器(21)或II系變壓器(22)的正弦特征信號幅值與所述I系變壓器(21)或II系變壓器(22)原邊初級線圈和副邊次級線圈的變比η的比值決定。
14.一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的方法，其特征在于，檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置包括耦合解碼單元(10)，所述耦合解碼單元(10)進(jìn)一步包括解碼處理單元(I)和變壓器耦合單元(2)，所述方法包括以下步驟:對所述變壓器耦合單元(2)的原邊施加連續(xù)的正弦特征信號，經(jīng)過所述變壓器耦合單元(2)的隔離衰減處理，通過所述變壓器耦合單元(2)的副邊將所述正弦特征信號耦合至所述感應(yīng)線圈(3 )上，所述解碼處理單元(I)通過檢測所述感應(yīng)線圈(3 )上的接收信號(r )實(shí)現(xiàn)對所述感應(yīng)線圈(3 )通斷的實(shí)時(shí)檢測。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的方法，其特征在于，所述耦合解碼單元(10)包括I系耦合解碼單元(101)和II系耦合解碼單元(102)，所述解碼處理單元(I)包括I系解碼處理單元(11)和II系解碼處理單元(12)，所述變壓器耦合單元(2)包括I系變壓器(21)和II系變壓器(22)，所述I系解碼處理單元(11)和II系解碼處理單元(12)均包括DSP (110)和預(yù)處理電路(120)，所述方法包括以下步驟: 對所述I系變壓器(21)的原邊施加連續(xù)的I系正弦特征信號(Π)，經(jīng)過所述I系變壓器(21)的隔離衰減處理，通過所述I系變壓器(21)將所述I系正弦特征信號(fl)耦合至所述感應(yīng)線圈(3)，再由所述I系解碼處理單元(11)對所述感應(yīng)線圈(3)上的接收信號(r)進(jìn)行檢測，所述接收信號(r)經(jīng)過所述預(yù)處理電路(120)進(jìn)行包括濾波在內(nèi)的處理后輸出至所述DSP (110)進(jìn)行檢測和處理，從而判斷所述感應(yīng)線圈(3)的通斷； 對所述II系變壓器(22)的原邊施加連續(xù)的II系正弦特征信號(f2)，經(jīng)過所述II系變壓器(22)的隔離衰減處理，通過所述II系變壓器(22)將所述II系正弦特征信號(f2)耦合至所述感應(yīng)線圈(3)，再由所述II系解碼處理單元(12)對所述感應(yīng)線圈(3)上的接收信號(r)進(jìn)行檢測，所述接收信號(r)經(jīng)過所述預(yù)處理電路(120)進(jìn)行包括濾波在內(nèi)的處理后輸出至所述DSP (110)進(jìn)行檢測和處理，從而判斷所述感應(yīng)線圈(3)的通斷。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的方法，其特征在于:將所述I系正弦特征信號(Π)和II系正弦特征信號(f2)的頻率設(shè)置于國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號的頻譜之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的方法，其特征在于:將所述I系正弦特征信號( Π)和II系正弦特征信號(f2)的頻率設(shè)置于950Hz?1650Hz之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的方法，其特征在于:按照將所述國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號之間的頻譜劃分為三等份后在一定范圍內(nèi)取值的原則對所述I系正弦特征信號(fl)和II系正弦特征信號(f2)的頻率進(jìn)行選擇。
19.根據(jù)權(quán)利要求15、16、17中任一權(quán)利要求所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的方法，其特征在于:所述I系解碼處理單元(11)和II系解碼處理單元(12)的接收信號(r)為:r=s+xl+x2 ;當(dāng)只有所述I系稱合解碼單元(101)工作時(shí),所述接收信號(r)為:r=s+xl ;當(dāng)只有所述II系稱合解碼單元(102)工作時(shí),所述接收信號(r)為:r=s+x2 ； 其中，s為所述感應(yīng)線圈(3)的感應(yīng)信號，Xl為所述I系正弦特征信號(fl)經(jīng)所述I系變壓器(21)耦合后的信號，x2為所述II系正弦特征信號(f2)經(jīng)所述II系變壓器(22)耦合后的信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求15、16、17中任一權(quán)利要求所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的方法,其特征在于:所述DSP (110)進(jìn)一步包括:加窗處理單元(111)、FFT頻譜分析單元(112)、頻譜取值單元(113)、幅值門限判斷單元(114)、信噪比求取單元(115)和線圈狀態(tài)判斷單元(116);所述解碼處理單元(I)通過檢測所述感應(yīng)線圈(3)上的信號實(shí)現(xiàn)對所述感應(yīng)線圈(3)通斷的實(shí)時(shí)檢測的過程包括以下步驟: 所述加窗處理單元(111)對經(jīng)過所述預(yù)處理電路(120)處理的接收信號(r)進(jìn)行余弦加窗處理，防止頻譜泄露； 所述FFT頻譜分析單元(112)對經(jīng)過余弦加窗處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換頻譜分析； 所述頻譜取值單元(113)從所述FFT頻譜分析單元(112)輸出的分析數(shù)據(jù)中分別獲取所述I系正弦特征信號(Π)的頻譜幅值A(chǔ)l和II系正弦特征信號(f2)的頻譜幅值A(chǔ)2，并取其中的較大值，設(shè)為A ; 所述幅值門限判斷單元(114)對所述頻譜取值單元(113)輸出的頻譜幅值A(chǔ)進(jìn)行判斷，如果頻譜幅值A(chǔ)小于設(shè)定的軌道信號檢測門限幅值，則判定所述感應(yīng)線圈(3)斷開；如果頻譜幅值A(chǔ)大于或等于所述設(shè)定的軌道信號檢測門限幅值，則繼續(xù)進(jìn)行判斷； 所述信噪比求取單元(115)針對位于國產(chǎn)移頻制式信號和ZPW2000制式信號之間的頻譜，先將所述I系正弦特征信號(Π)和II系正弦特征信號(f2)的頻譜歸零，再求取該頻段內(nèi)噪聲的平均值，結(jié)合所述I系正弦特征信號(Π)和II系正弦特征信號(f2)的頻譜可得出該頻段內(nèi)的信噪比； 所述線圈狀態(tài)判斷單元(116)對所述信噪比求取單元(115)輸出的信噪比進(jìn)行判斷，如果信噪比大于或等于設(shè)定的門限值，判定所述感應(yīng)線圈(3)正常；若信噪比小于所述設(shè)定的門限值，則判定所述感應(yīng)線圈(3)斷開。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的一種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的方法，其特征在于:當(dāng)所述I系耦合解碼單元( 101)和II系耦合解碼單元(102)中僅有一系工作時(shí)，所述頻譜取值單元(113)從所述FFT頻譜分析單元(112)輸出的分析數(shù)據(jù)中獲取所述I系正弦特征信號(fl)的頻譜幅值A(chǔ)l，或II系正弦特征信號(f2)的頻譜幅值A(chǔ)2 ； 當(dāng)所述I系耦合解碼單元(101)工作時(shí)，所述頻譜取值單元(113)從所述FFT頻譜分析單元(112)輸出的分析數(shù)據(jù)中獲取所述I系正弦特征信號(fl)的頻譜幅值A(chǔ)l，并取所述頻譜幅值A(chǔ)l，設(shè)為A ; 當(dāng)所述II系耦合解碼單元(102)工作時(shí)，所述頻譜取值單元(113)從所述FFT頻譜分析單元(112)輸出的分析數(shù)據(jù)中獲取所述II系正弦特征信號(f2)的頻譜幅值A(chǔ)2，并取所述頻譜幅值A(chǔ)2，設(shè)為A。
22.—種檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的系統(tǒng)，其特征在于:包括感應(yīng)線圈(3)和如權(quán)利要求1-13中任一權(quán)利要求所述的檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置，所述檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置與所述感應(yīng)線圈(3)相連，所述檢測軌道信號感應(yīng)線圈通斷的裝置對所述感應(yīng)線圈(3)的通斷進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。
【文檔編號】G01R31/02GK103439623SQ201310373345
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】羅永升, 代飛, 文瑋, 焦瑋琦, 陳李根, 袁科, 申竹林, 王業(yè)流 申請人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司