专利名称：一种应答器电缆状态的检测装置及检测方法
技术领域：
本发明涉及电路领域，尤其涉及一种应答器电缆状态的检测装置及检测方法。
背景技术：
随着铁路运行速度、密度的不断提高，有源应答器在提高列车运输效率、增强系统安全性方面起到至关重要的作用。有源应答器向列车实时提供进路以及临时限速命令等信息，控制列车运行。图1所示为 TCCCTrain Control Center，列车控制中心)、LEU(Lineside Electronic Unit，轨旁电子单元)和应答器的配置图。TCC实时地将报文向LEU传送；LEU采用安全、透明的传输协议，完成TCC报文向应答器的传输；ATP (Automatic Train Protection，列车自动保护装置)根据接收到的应答器信息控制行车。LEU安装在室内，与有源应答器通过应答器电缆连接。如果应答器电缆远端出现开路或者短路故障，ATP接收不到TCC的实时报文，列车将会临时限速或者停车。这样，一方面影响列车运输效率，另一方面给故障排查带来不便。因此，应答器电缆的状态(开路、短路、正常)检测功能在提高列车运输效率、增强系统可维护性方面不可或缺。应答器电缆的状态检测是一项技术难题，传统的检测方法不能实现在长距离情况下准确区分三种状态。传统的三种检测方法列举如下阻抗幅值检测法。目前，大多数厂家采用测量LEU的C6 (上行串口偏压控制接口，频率为8. 820士0. IkHz的正弦波)接口信号的阻抗幅值变化来获得有源应答器电缆状态信息。该方法的优点是能检测出短距离应答器电缆的开路、短路、正常三种状态；缺点是对长距离开/短路检测能力不足，检测距离约几十米。脉冲检测法。脉冲检测法通过模拟产生LEU的C4 (禁止上行报文变化接口，实现当列车通过欧标应答器时禁止BDU内报文改变)接口信号来向LEU传达有源应答器电缆状态信息。该方法的优点是检测距离长，达到3. 5Km ；缺点是不能区分开路、短路状态，只能检测出故障(开路或者短路)、正常状态。直流电压检测法。直流电压电测法通过在应答器电缆上增加直流源，通过回采电压判断电缆故障。该方法只能判断应答器电缆开路故障状态。传统的检测方法存在长距离开/短路检测能力不足、不能区分开/短路状态等缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何在长距离的情况下检测电缆状态，并正确区分开路、短路和正常状态。为了解决上述问题，本发明提供了一种应答器电缆状态的检测装置，所述检测装置连接在轨旁电子单元连接所述应答器的输出端上，包括采集模块，用于采集所连接的轨旁电子单元输出端上的电压、电流；
鉴相模块，用于比较所采集的电压与电流的相位，如果电压相位超前于电流相位， 则判断应答器电缆短路；如果电流相位超前于电压相位，则判断电流和电压之间的相位差是否小于或等于预设阈值，如果是则判断应答器电缆开路，如果不是则判断应答器电缆正
堂
巾ο进一步地，所述采集模块包括采集单元，用于采集所连接的轨旁电子单元输出端上的电压、电流；限幅单元，用于对采集单元采集的电压、电流进行限幅处理；滤波单元，用于对限幅后的电压、电流分别进行滤波；转换单元，用于将滤波后的电压、电流由正弦波信号转换为方波信号。进一步地，所述鉴相模块比较电压相位与电流相位是指所述鉴相模块用所述电流方波信号的上升沿采集所述电压方波信号；当采集到的电压为高电平时确定电压相位超前电流相位；当采集到的电压为低电平时确定电流相位超前电压相位。进一步地，所述鉴相模块判断电流和电压之间的相位差是否小于或等于预设阈值是指所述鉴相模块将所述电压方波信号和电流方波信号作异或处理得到相位差脉冲， 用时钟信号采样该相位差脉冲，将采样计数值与预设的数值比较，如果大于或等于该数值， 则判断出电流和电压之间的相位差小于或等于预设阈值；如果小于该数值，则判断出电流和电压之间的相位差大于预设阈值。进一步地，当LEU存在多个分别连接不同应答器的输出端时，所述采集模块和鉴相模块也均包括多个，分别对应于不同的输出端；各采集模块分别采集所对应的输出端上的电压和电流；各鉴相模块分别判断所对应的输出端所连接的应答器电缆的状态。本发明还提供了一种应答器电缆状态的检测方法，包括采集轨旁电子单元连接所述应答器的输出端上的电压、电流；比较所采集的电压与电流的相位，如果电压相位超前于电流相位，则判断应答器电缆短路；如果电流相位超前于电压相位，则判断电流和电压之间的相位差是否小于或等于预设阈值，如果是则判断应答器电缆开路，如果不是则判断应答器电缆正常。进一步地，所述采集轨旁电子单元连接所述应答器的输出端上的电压、电流的步骤包括采集所连接的轨旁电子单元输出端上的电压、电流；对采集的电压、电流进行限幅处理；对限幅后的电压、电流分别进行滤波；将滤波后的电压、电流由正弦波信号转换为方波信号。进一步地，所述比较电压相位与电流相位是指用所述电流方波信号的上升沿采集所述电压方波信号；当采集到的电压为高电平时确定电压相位超前电流相位；当采集到的电压为低电平时确定电流相位超前电压相位。进一步地，判断电流和电压之间的相位差是否小于或等于预设阈值是指将所述电压方波信号和电流方波信号作异或处理得到相位差脉冲，用时钟信号采样该相位差脉冲，将采样计数值与预设的数值比较，如果大于或等于该数值，则判断出电流和电压之间的相位差小于或等于预设阈值；如果小于该数值，则判断出电流和电压之间的相位差大于预设阈值。进一步地，当LEU存在多个分别连接不同应答器的输出端时，分别采集不同输出端上的电压和电流，根据所采集的电压和电流分别判断该输出端所连接的应答器电缆的状态。本发明的技术方案突破性的提出利用阻抗相位反映应答器电缆状态，只需要利用电缆传输的报文信号，不借助任何外加信号即可实现应答器电缆状态检测，检测距离长，能达到2. 5Km ；能准确区分应答器电缆开路、短路和正常三种状态。
图1是TCC、LEU和应答器的配置图；图2是LEU端应答器电缆阻抗示意图；图3是实施例一的一个具体例子的示意图；图4是实施例一的具体电路连接示意图。图5是实施例二的应答器电缆状态的检测方法例子的流程示意图。
具体实施例方式下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。实施例一，一种应答器电缆状态的检测装置，连接在轨旁电子单元连接所述应答器的输出端上，包括采集模块，用于采集所连接的轨旁电子单元输出端上的电压、电流；鉴相模块，用于比较所采集的电压与电流的相位，如果电压相位超前于电流相位，则判断应答器电缆短路；如果电流相位超前于电压相位，则判断电流和电压之间的相位差是否小于或等于预设阈值，如果是则判断应答器电缆开路，如果不是则判断应答器电缆正
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巾ο本实施例中，所述预设阈值可根据理论结果选取；短路状态、正常状态下和开路状态下阻抗相位差(即电压相位与电流相位的差值)明显，不同电缆长度时短路状态、正常状态下和开路状态下阻抗相位差的情况如表一所示表一、阻抗相位差
权利要求
1.一种应答器电缆状态的检测装置，其特征在于，所述检测装置连接在轨旁电子单元连接所述应答器的输出端上，包括采集模块，用于采集所连接的轨旁电子单元输出端上的电压、电流；鉴相模块，用于比较所采集的电压与电流的相位，如果电压相位超前于电流相位，则判断应答器电缆短路；如果电流相位超前于电压相位，则判断电流和电压之间的相位差是否小于或等于预设阈值，如果是则判断应答器电缆开路，如果不是则判断应答器电缆正常。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采集模块包括采集单元，用于采集所连接的轨旁电子单元输出端上的电压、电流；限幅单元，用于对采集单元采集的电压、电流进行限幅处理；滤波单元，用于对限幅后的电压、电流分别进行滤波；转换单元，用于将滤波后的电压、电流由正弦波信号转换为方波信号。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述鉴相模块比较电压相位与电流相位是指所述鉴相模块用所述电流方波信号的上升沿采集所述电压方波信号；当采集到的电压为高电平时确定电压相位超前电流相位；当采集到的电压为低电平时确定电流相位超前电压相位。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述鉴相模块判断电流和电压之间的相位差是否小于或等于预设阈值是指所述鉴相模块将所述电压方波信号和电流方波信号作异或处理得到相位差脉冲，用时钟信号采样该相位差脉冲，将采样计数值与预设的数值比较，如果大于或等于该数值，则判断出电流和电压之间的相位差小于或等于预设阈值；如果小于该数值，则判断出电流和电压之间的相位差大于预设阈值。
5.如权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征在于当LEU存在多个分别连接不同应答器的输出端时，所述采集模块和鉴相模块也均包括多个，分别对应于不同的输出端；各采集模块分别采集所对应的输出端上的电压和电流；各鉴相模块分别判断所对应的输出端所连接的应答器电缆的状态。
6.一种应答器电缆状态的检测方法，包括采集轨旁电子单元连接所述应答器的输出端上的电压、电流；比较所采集的电压与电流的相位，如果电压相位超前于电流相位，则判断应答器电缆短路；如果电流相位超前于电压相位，则判断电流和电压之间的相位差是否小于或等于预设阈值，如果是则判断应答器电缆开路，如果不是则判断应答器电缆正常。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述采集轨旁电子单元连接所述应答器的输出端上的电压、电流的步骤包括采集所连接的轨旁电子单元输出端上的电压、电流；对采集的电压、电流进行限幅处理；对限幅后的电压、电流分别进行滤波；将滤波后的电压、电流由正弦波信号转换为方波信号。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述比较电压相位与电流相位是指用所述电流方波信号的上升沿采集所述电压方波信号；当采集到的电压为高电平时确定电压相位超前电流相位；当采集到的电压为低电平时确定电流相位超前电压相位。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，判断电流和电压之间的相位差是否小于或等于预设阈值是指将所述电压方波信号和电流方波信号作异或处理得到相位差脉冲，用时钟信号采样该相位差脉冲，将采样计数值与预设的数值比较，如果大于或等于该数值，则判断出电流和电压之间的相位差小于或等于预设阈值；如果小于该数值，则判断出电流和电压之间的相位差大于预设阈值。
10.如权利要求6到9中任一项所述的方法，其特征在于当LEU存在多个分别连接不同应答器的输出端时，分别采集不同输出端上的电压和电流，根据所采集的电压和电流分别判断该输出端所连接的应答器电缆的状态。
全文摘要
本发明公开了一种应答器电缆状态的检测装置及检测方法；所述检测装置连接在轨旁电子单元连接所述应答器的输出端上，包括采集模块，用于采集所连接的轨旁电子单元输出端上的电压、电流；鉴相模块，用于比较所采集的电压与电流的相位，如果电压相位超前于电流相位，则判断应答器电缆短路；如果电流相位超前于电压相位，则判断电流和电压之间的相位差是否小于或等于预设阈值，如果是则判断应答器电缆开路，如果不是则判断应答器电缆正常。本发明能够在长距离的情况下检测电缆状态，并正确区分开路、短路和正常状态。
文档编号G01R31/02GK102565621SQ20121005428
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月2日 优先权日2012年3月2日
发明者何春明, 孙宁先, 张平, 李剑, 李智, 王连福 申请人:北京和利时系统工程有限公司