一种采集应答器C4信号的装置的制作方法

本发明涉及一种轨道交通信号采集装置，尤其是涉及一种采集应答器c4信号的装置。

背景技术：

无论在基于欧洲的etcs-1级信号系统中，还是基于中国的ctcs-2级信号系统中，列控地面电子单元leu做为其中一个关键子系统担任列车与地面信息交互的重要作用。一方面leu需要将地面数据通过c1信号和c6信号发送给列车的atp系统中。另一方面leu可以采集列控通过应答器的所产生的c4信号作为列车通过该应答器的电气信号依据。因此高效准确的采集c4信号对于地面轨道信号控制系统就显得非常有意义。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采集应答器c4信号的装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种采集应答器c4信号的装置，包括c6信号发生端、脉宽调制电路、比较电路和fpga，所述的c6信号发生端、脉宽调制电路、比较电路和fpga依次连接；

通过探测原线圈端c6信号电流的变化，使用脉宽调制电路将电流信号转变为电压信号，再通过比较电路将正弦信号变为脉冲信号，最后利用fpga解调该脉冲信号的宽度，实现对c4信号采集。

所述的脉宽调制电路包括隔离电容c25、第一钳制电阻r30和第二钳制电阻r31，所述的隔离电容c25一端与c6信号发生端连接，所述的隔离电容c25另一端接在第一钳制电阻r30和第二钳制电阻r31之间；

所述的c6信号通过隔直电容c25、第一钳制电阻r30和第二钳制电阻r31使得c6信号的电流变化转变为电压信号。

所述的比较电路包括直流比较芯片u9a，该直流比较芯片u9a正极输入端接在第一钳制电阻r30和第二钳制电阻r31之间，输出端与fpga连接。

所述的直流比较芯片u9a正极输入端通过电阻r36后接在第一钳制电阻r30和第二钳制电阻r31之间，负极输入端通过电阻r37后与比较电源v6连接；

直流比较电路u9a将电压正弦信号上波峰和下波峰转变为两路脉冲信号。

所述的直流比较芯片u9a的输出端通过二极管d5与fpga连接。

所述的装置还包括c6信号回采电路。

所述的c6信号回采电路包括比较芯片u8a，其正极输入端与c6信号发生端连接，负极输入端通过电阻r27后接地，输出端通过二极管d4后输出。

所述的fpga根据脉冲电压变化进行计数，通过计数值的大小来判断其脉冲的宽度是否变宽，再通过计算宽脉冲的个数综合判断c4信号是否到来。

所述的fpga处理转换后的两路脉冲，一路为上峰脉冲，一路为下峰脉冲，当由任意一路采集到c4信号，就认为采集到c4信号了。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明能够准确快速的测量出c4信号的变化，使得leu能够判断列车是否通过所连接的应答器。而更上层的联锁信号设备或者列控中心能够根据该信号作为列车位置的依据。

2)本发明再结合列控中心或联锁设备连接所有有源应答器的列车通过信号，列控中心或联锁设备可以获得列车的运行轨迹以及列车完整性等一系列实时数据，对于丰富控制列车在区间运行过程中的安全信号判断提供了新的依据。

附图说明

图1为当列车通过应答器时阻抗与时间的关系曲线；

图2为本发明的具体电路图；

图3为c4信号出现时电压信号和脉冲信号图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明是在基于自主设计的装置上的一种测试技术。

依据关于应答器测试的subset-036欧洲标准，当列车通过应答器时基于频率为8.82k，电压vpp为22v的正弦信号(c6信号)其阻抗由正常状态下的150ω<zia<300ω这个范围转变为za<15ω这个范围，其转换时间为200<t<350us，td<150us，如图1所示。

因此这个阻抗变化的过程称为c4信号。从这个信号特性可以看出，c4信号持续时间短暂，阻抗变化明显。因此本发明采用了实时性强的脉宽调制硬件电路来反应负载变化情况，再用fpga处理单元的软件判断出产生的脉宽的变化从而探测出c4信号。

其检测原理为：当阻抗发生变化时，负载端的电流也会发生变化。在leu端的互感线圈的原线圈就会产生相应的电流幅值变化。通过探测原线圈端c6信号电流的变化，使用脉宽调制的方法将电流信号转变为电压信号，再通过比较电路将正弦信号变为脉冲信号，再利用高速fpga解调该脉冲信号的宽度，实现对c4信号采集。

如图2所示，本发明的具体电路图：包括c6信号发生端、脉宽调制电路、比较电路和fpga，所述的c6信号发生端、脉宽调制电路、比较电路和fpga依次连接；通过探测原线圈端c6信号电流的变化，使用脉宽调制电路将电流信号转变为电压信号，再通过比较电路将正弦信号变为脉冲信号，最后利用fpga解调该脉冲信号的宽度，实现对c4信号采集。

所述的脉宽调制电路包括隔离电容c25、第一钳制电阻r30和第二钳制电阻r31，所述的隔离电容c25一端与c6信号发生端连接，所述的隔离电容c25另一端接在第一钳制电阻r30和第二钳制电阻r31之间；所述的c6信号通过隔直电容c25、第一钳制电阻r30和第二钳制电阻r31使得c6信号的电流变化转变为电压信号。所述的比较电路包括直流比较芯片u9a，该直流比较芯片u9a正极输入端接在第一钳制电阻r30和第二钳制电阻r31之间，输出端与fpga连接。

所述的直流比较芯片u9a正极输入端通过电阻r36后接在第一钳制电阻r30和第二钳制电阻r31之间，负极输入端通过电阻r37后与比较电源v6连接；直流比较电路u9a将电压正弦信号上波峰和下波峰转变为两路脉冲信号。

所述的直流比较芯片u9a的输出端通过二极管d5与fpga连接。所述的装置还包括c6信号回采电路。所述的c6信号回采电路包括比较芯片u8a，其正极输入端与c6信号发生端连接，负极输入端通过电阻r27后接地，输出端通过二极管d4后输出。

如图3所示当c4信号出现时由于电流转化后的电压信号(正弦细线)幅值增加，其相应的转换后的脉冲(方形线)宽度变宽，可以看出其脉冲宽度由大约34us变化为45us，再将变宽的脉冲信号送入本装置中的fpga处理单元的输入引脚中，fpga根据脉冲电压变化进行计数，通过计数值的大小来判断其脉冲的宽度是否变宽。最后再通过计算宽脉冲的个数综合判断c4信号是否到来，可以对一般的c6信号的干扰进行了滤除。

另一方面为了能够准确测量c4信号，fpga处理单元将处理其转换后的两路脉冲，一路为上峰脉冲，一路为下峰脉冲，当由任意一路如图3所示采集到了这个过程都认为该通道c4信号出现了。

当在fpga出的c4data_input引脚处连续收到两个宽脉冲，达到了阈值的判断，fpga认为c4信号的产生了，因此在第二个宽脉冲结束后c4info_output输出一个脉冲作为c4信号触发的触发标志。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。