专利名称：模块化计轴系统及其实现计轴统计的方法
技术领域：
本发明涉及一种铁路计轴系统，尤其涉及一种模块化计轴系统及其实现计轴统计的 方法。
背景技术：
在行车指挥、列车运行、列车调度作业中，为了检查列车占用钢轨线路状态，往往 采用轨道电路检査轨道区间或道岔区段的空闲与占用情况，作为铁路信号系统的基础单 元。轨道电路的原理是在一段铁轨的两轨间通上某一电信号，列车行到该轨段时，这一 电信号被列车的金属质车轮短路，检测该电信号的强度即可测得区段的占用情况。但是 轨道电路易受现场恶劣环境的影响，比如阴雨天气会使轨间电阻率变小，露天钢轨生锈 或道渣会导致绝缘度增大，雷击会损坏与电缆直接相连的电气设备等。另外轨道电路的 输入输出电气设备较多，施丁难度大，故障率高，不易维护。
现有技术中，近些年来兴起了计轴系统，计轴系统用以检测列车通过铁路上某一点 (计轴点)的车轴数，以检查两个计轴点之间或轨道区段内的空间情况，或判定列车通过 计轴点的时间，自动校正列车行驶里程等的系统。计轴系统的基础设备是计轴传感器， 其作用是将机车、车辆通过的车轴数转换成电脉冲信号。早期使用的传感器一般是机械 式，目前一般采用电磁式。电磁式传感器由磁头、发送器、接收器三部分组成。磁头有 一个发送线圈和一个接收线圈分别装在钢轨的两侧。发送器向磁头的发送线圈馈送较高 频率的电流，使其周围产生交变磁场，并通过空气、钢轨、扣件等不同介质环链到磁头 的接收线圈，感应出一交流电压。车轴通过磁头时，车轮的屏蔽作用和轮缘的扩散作用， 使环链到磁头的接收线圈的磁通量发生变化，并使感应电压显著降低。接收器将这个变 化的感应电压转换成车轴电脉冲信号。
计轴系统就是把计轴传感器里的信号解释为行车轴数，并传送到控制室主机上进行 运算处理，计算出轨道区段占用状态，取代轨道电路系统。计轴器适用于任何铁路区段 车辆自动计轴，不受地理环境、钢轨生锈、地面水泡、钢轨和道渣电阻及轨道长度影响 和限制，具备可靠性高、抗干扰性强等特点，但现今的计轴系统也存在一些缺点与不 足。
现有技术一，集中采集式计轴系统方案，如图l所示
3集中采集式计轴系统是将所有计轴传感器信号都通过信号电缆传送到信号楼，集中 进行采集处理。
现有技术二，现场总线式采集计轴系统方案，如图2所示
现场总线式采集计轴系统把计轴采集器放到室外，然后用现场总线把所有计轴采集 器联起来送到信号楼主控室。
上述现有技术至少存在以下缺点
在集中采集式计轴系统中所有电缆从信号楼呈星形联接到室外传感器，使用电缆很 多、施工量大、长距离电信号容易受到干扰，出现误计数，特别是雷击等容易损坏到室 内设备， 一处出问题可能会累及到其它模块，危害很大；
现场总线式采集计轴系统虽然比集中采集少了一些电缆、降低了成本，但仍然容易 受到电磁或雷击干扰，现场总线上某个模块短路或某条通信线断开可能导致整个系统瘫 痪，不能完全解决集中采集存在的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、运行安全可靠的模块化计轴系统及其实现计轴统 计的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的
本发明的模块化计轴系统，包括多个计轴采集模块和至少一个主机，所述多个计轴 采集模块相互串联后与所述至少一个主机串联，并形成两条通信方向相反的通信环路。 本发明的上述的模块化计轴系统实现计轴统计的方法，包括步骤
主机通过两条通信方向相反的通信环路发送采集命令数据，计轴采集模块根据自己 的地址更新数据链，最后数据链回到主机中，所述主机进行逻辑运算并将结果送到上位 机。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的模块化计轴系统及其实现计 轴统计的方法，由于模块化计轴系统多个计轴采集模块和至少一个主机，多个计轴采集 模块相互串联后与至少一个主机串联，并形成两条通信方向相反的通信环路，主机可以 通过两条通信方向相反的通信环路发送采集命令数据，计轴采集模块根据自己的地址更 新数据链，最后数据链回到主机中，主机进行逻辑运算，实现计轴统计。成本低、运行 安全可靠。
图l为现有技术一的计轴系统的原理框图； 图2为现有技术二的计轴系统的原理框图；图3为本发明的模块化计轴系统的原理框图； 图4为本发明的模块化计轴系统的通信原理图5为本发明的模块化计轴系统的具体实施例一的通信原理图； 图6为本发明的模块化计轴系统的具体实施例二的通信原理图7为本发明的模块化计轴系统的具体实施例中的计轴原理图。
具体实施例方式
本发明的模块化计轴系统及其实现计轴统计的方法，其较佳的具体实施方式
是
包括多个计轴采集模块和至少一个主机，多个计轴采集模块相互串联后与至少一个 主机串联，并形成两条通信方向相反的通信环路。两条通信环路可以互为冗余。
多个计轴采集模块可以设于室外，并分别连接有计轴传感器，通信环路的室外部分 采用光缆，具体多个计轴采集模块可以设于轨道旁边。计轴传感器和计轴采集模块都可 以进行灌胶处理。
主机可以设于室内，并可以与联锁系统连接，主机通过两条通信方向相反的通信环 路发送采集命令数据，计轴采集模块根据自己的地址更新数据链，最后数据链回到主机 中，主机进行逻辑运算并将结果送到上位机或局域网。当两条通信方向相反的通信环路 中任意一条或两条通信环路断丌时，端点处的数据通过另一条通信环路传冋主机。
具体实施例，如图3所示 光缆冗余环路通信采集法，具体是
现场计轴传感器直接接到轨道旁的计轴采集模块上，用两条通信方向相反的光缆构 成冗余通信环路，串联所有计轴采集模块和主机，主机发送采集命令数据，从机(计轴 采集模块)根据自己的地址更新数据链，最后数据链回到主机中，主机进行逻辑运算并 将结果送到上位机。
计轴传感器两端都可感应铁质金属物体的靠近，并通过一正一负电平输出，计轴采 集模块根据两者感应时序判断车轮位置变化过程，从而进行计数。计轴传感器与计轴采 集模块距离很近，电缆较短，搞干扰性好。
室外部分可以用光缆串接所有计轴采集模块，光缆通信能够从根本上解决铁路上的 雷击问题和长电缆电磁干扰问题，双环路冗余方式可以具备较高可靠性，并且解决了星 形系统电缆施工中的电缆过多，施工成本高的问题。室外设备全部使用工业级以上器 件，而且计轴传感器和计轴采集模块都进行灌胶处理，确保了高可靠性。
具体实施例的通信原理，如图4所示
正反双向构成双环路通信，主机发送数据源(空数据包)，从机分别在数据链中加 载自己的最新有效信息，可称为自加载信息机制，数据链回到主机后完成数据采集，主机双串口都可收到所有从机信息。
正反双向的双环路互为冗余，如果一断线存在，则从机将复制有效的接收数据向两 个串口发送，从而完成数据转向功能，达到自愈的目的。
如图5所示，中间一从机的R1接收口线路故障，该从机R1接收超时，则将R0接收的数 据复制一份发向TO，主机接收口R1可以收到部分从机数据，RO仍可以接收到全部从机数 据。
如图6所示，如果两断线同时存在，如中间一从机的R1接收口线路故障，该从机R1接 收超时，则将R0接收的数据复制一份发向T0，主机接收口R1可以收到左边部分从机数据； 同理右下从机RO接收故障，其R1收到的数据转发到T1,重新构建右边环路，主机R0可以收 到右边部分从机信息。
另外，环路从机自加载数据比主丛结构的应答方式通信效率也高出很多，因为减少 了上对下的査询指令发送时间。
具体实施例中主机的计算原理，如图7所示
根据配置文件获取区段和计轴的配置信息，统计区段相关计轴的数目，计算左计轴 数(所有左端计轴数目之和)与右计轴数(所有右端计轴数目之和)之差即可得到区段 的占用状态，如计轴1减掉计轴2与计轴3的和就可以计算出该包围区段的剩余计轴数，如 果结果为零测为出清状态，否则为占用状态。
本发明采用现场采集和光纤通信机制，可以将电气上的对系统的干扰降到最低，光 缆通信速率高，通信距离较远，可以满足各种恶劣工业环境的应用；环路自加载信息机 制使主机对从机査询效率大大提高；由于采用双环冗余架构， 一点断线不会造成系统正 常运行；由于科学的通信机制，环路通信具有自愈功能，即便部分模块(采集单元)损 坏也不会累及其它模块；环线结构串接所有计轴采集单元，比星形结构线路简单，总长 度大大縮短，而且光缆成本也比较低；光缆寿命比电缆长，不易被环境腐蚀，维护成本 低。
解决系统室外电气电路的易受干扰问题，故障易扩大性风险，施工成本高的问题， 其中，双环路通信在有些不必要使用光缆的地方可以用电缆作为物理媒介。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，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，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种模块化计轴系统，其特征在于，包括多个计轴采集模块和至少一个主机，所述多个计轴采集模块相互串联后与所述至少一个主机串联，并形成两条通信方向相反的通信环路。
2、 根据权利要求l所述的模块化计轴系统，其特征在于，所述多个计轴采集模块设 于室外，并分别连接有计轴传感器，所述通信环路的室外部分采用光缆。
3、 根据权利要求2所述的模块化计轴系统，其特征在于，所述多个计轴采集模块设 于轨道旁边。
4、 根据权利要求3所述的模块化计轴系统，其特征在于，所述计轴传感器和计轴采 集模块进行灌胶处理。
5、 根据权利要求l所述的模块化计轴系统，其特征在于，所述两条通信环路互为冗余。
6、 根据权利要求l所述的模块化计轴系统，其特征在于，所述主机设于室内，并与 联锁系统连接。
7、 一种权利要求1至6任一项所述的模块化计轴系统实现计轴统计的方法，其特征在 于，包括步骤主机通过两条通信方向相反的通信环路发送采集命令数据，计轴采集模块根据自己 的地址更新数据链，最后数据链回到主机中，所述主机进行逻辑运算并将结果送到上位 机或局域网。
8、 根据权利要求7所述的计轴统计的方法，其特征在于，所述两条通信方向相反的 通信环路中任意一条或两条通信环路断开时，端点处的数据通过另一条通信环路传回所 述主机。
全文摘要
本发明公开了一种模块化计轴系统及其实现计轴统计的方法，包括多个计轴采集模块和主机，用两条通信方向相反的光缆构成冗余通信环路，串联所有计轴采集模块和主机。主机发送采集命令数据，计轴采集模块根据自己的地址更新数据链，最后数据链回到主机中，主机进行逻辑运算并将结果送到上位机，实现计轴统计。双环路冗余方式可以具备较高可靠性，并且解决了星形系统电缆施工中的电缆过多，施工成本高的问题，计轴传感器和计轴采集模块都进行灌胶处理，确保了高可靠性。
文档编号B61L1/00GK101618726SQ20091009050
公开日2010年1月6日 申请日期2009年8月13日 优先权日2009年8月13日
发明者冷洪雨, 吴兴岗, 刚 徐, 杨红岩, 蔡回德, 靳红宇 申请人:北京康吉森交通技术有限公司