一种间接感应式机车速度信号采集方法及装置与流程

本发明涉及轨道交通领域机车速度信号采集技术领域。

背景技术：

以和谐系列大功率交流机车为代表的新型机车设计日益标准化、模块化、功能集约化，各功能单元自成系统，设计冗余的机车速度信号通道越来越少，有的车型基本没有速度信号备用通道，给机车投入运用后加装速度采集设备增加了很大的难度：一是机车已经没有能够适合使用既有测速技术的传感器的安装接口，就算是可以加装，施工难度和代价都很大；二是车上的能发布速度信息的公共平台基本被占满，就算是能占有一席之地，也有平台与后来产品在最终用户运维、安全上的各单位之间的管理责任纠纷，非重要设备一般很难得到平台维护方、设备所有方等各方的许可进入平台；三是新增的依靠gps、多普勒雷达、移动网络等新型测速方式还不能完全在轨道交通上落地，存在成本、精度、耐候性、适应性等方面的难题未得到解决。因此，机车加装设备对于速度信号需求不能满足的问题一直没有得到妥善的解决。机车速度信号难以获取的问题成了限制机车各种后期更新改造的一个重大的技术瓶颈。

现有技术中，申请号为cn201520437957.2的实用新型公开了一种速度信号采集装置，包括主变频器、从变频器、第一电机和第二电机，主变频器的输出端连接第一电机的控制端，从变频器的输出端连接第二电机的控制端，主变频器包括主pg卡和连接于主pg卡信号输出端的主机控制单元，从变频器包括从pg卡和连接于从pg卡信号输出端的从机控制单元；第一电机的编码器信号输出端连接主pg卡的信号输入端，第二电机的编码器信号输出端同时连接从pg卡的信号输入端和主pg卡的信号输入端。申请号为cn201820263674.4的实用新型公开了一种基于汽车黑匣子的速度信号采集装置，利用霍尔传感器与汽车相连，将车轮的转速信号转换成电信号，然后将电信号进行放大整形再放大，通过光电耦合进一步除去其他干扰，最后将波形传递给逻辑计算单元，利用处理器进行计数。

技术实现要素：

本发明提供一种间接感应式机车速度信号采集方法及装置，其能在电气上与机车原始速度信号及其电气单元完全隔离，可以实现速度信号通道的无限扩容。

本发明的技术方案是：一种间接感应式机车速度信号采集方法，采用微电流互感方式采集机车速度信号传输线路中传输的微弱直流电流速度信号或者通过微电压互感方式采集机车速度信号传输线路中直流脉冲电压频率速度信号，通过微弱直流电流信号隔离检测变送或直流脉冲电平频率信号隔离检测变送，实现机车速度实时速度信号的二次采集、分发，从而实现机车速度通道的扩容。

采用感应单元，通过微电流互感方式实现对微弱的直流电流形式、直流脉冲电平形式的速度信号进行采集，感应直流电流值或感应直流脉冲电平的频率，得到机车速度信号的原始值。

采用信号调理单元，将感应单元采集的原始信号进行滤波放大，去除干扰信号，将微弱的原始信号放大成与机车速度值成比例关系的、稳定的电信号。

采用输出适配单元，将信号调理单元输出的与机车速度值成比例关系的、稳定的电信号与各种机车车载用户设备匹配，将机车速度信号转换为电流、电压或数字信号输出给各机车车载用户设备。

输出适配单元根据机车车载用户设备的通信协议通过有线或无线通信的方式发出机车速度信号；有线方式的输出速度信号通过连线、连接器传输给机车车载用户设备；无线方式通过天线或无线发射芯片内置天线向外发送。

采用连接转换单元来连接感应单元和被测速度信号电气连接回路，使感应单元和被测速度信号电气连接回路相适配。

一种间接感应式机车速度信号采集装置，用于实现上述间接感应式机车速度信号采集方法，所述间接感应式机车速度信号采集装置包括：

感应单元，用于通过微电流互感方式采集机车速度信号传输线路中传输的微弱直流电流速度信号或者通过微电压互感方式采集机车速度信号传输线路中直流脉冲电压频率速度信号，得到机车速度信号的原始值；

信号调理单元，用于将感应单元采集的原始信号进行滤波放大，去除干扰信号，将微弱的原始信号放大成与机车速度值成比例关系的、稳定的电信号；

输出适配单元，用于将信号调理单元输出的与机车速度值成比例关系的、稳定的电信号与各种机车车载用户设备匹配，将机车速度信号转换为电流、电压或数字信号输出给各机车车载用户设备；

电源单元，用于将间接感应式机车速度信号采集装置单独从机车获取的电源或是由机车车载用户设备提供的电源调理后为间接感应式机车速度信号采集装置供电；

连接转换单元，用于连接感应单元和被测速度信号电气连接回路，以适配机车速度信号在各种硬件形式中的传输、便于感应单元实施信号感应而对既有机车速度信号传输线路进行转接、线路调整；

所述电源单元、感应单元、输出适配单元均连接信号调理单元；连接转换单元连接感应单元。

输出适配单元包括连线、连接器、无线发射装置，无线发射装置采用天线或无线发射芯片。

本发明的有益效果：1、二次利用机车既有速度信号，不新增速度传感器，不占用既有速度信号通道或公共平台资源，也是对机车既有速度信号信道资源的再次挖掘和充分利用；2、采用隔离感应方式，对原始信号无损耗、无干扰，对既有设备不产生影响；3、可以实现机车速度信号的无限扩容，满足更多机车车载设备对于机车实时速度信号的需求；4、感应和采集设备安装方便，速度信号采集点、感应位置可选择，安装位置灵活便于施工；5、输出方式可以根据机车车载用户单元要求定制，可满足各种新设计新需求。

附图说明

图1是本发明中的间接感应式机车速度信号采集装置的组成示意图。

具体实施方式

请参考图1，一种间接感应式机车速度信号采集装置，包括电源单元1、信号调理单元2、输出适配单元3、感应单元4、连接转换单元5。所述电源单元1、输出适配单元3、感应单元4均连接信号调理单元2。连接转换单元与感应单元感应式连接。

感应单元采用电磁感应原理及霍尔原理实现对微弱的直流电流形式、直流脉冲电平形式的速度信号进行采集，感应直流电流值或感应直流脉冲电平的频率，得到机车速度信号的原始值。

信号调理单元是将感应单元采集的原始信号进行滤波放大，去除干扰信号，将微弱的原始信号放大成与机车速度值成比例关系的、稳定的电信号。

输出适配单元是将信号调理单元输出的与机车速度值成比例关系的、稳定的电信号与各种用户单元（机车车载用户设备）匹配，将机车速度信号转换为电流、电压或数字信号输出给各机车车载用户设备，也可以根据机车车载用户设备的通信协议以有线或无线通信的方式发出机车速度信号。有线方式的输出速度信号通过连线、连接器传输给机车车载用户单元（机车车载用户设备）；无线方式则通过天线或无线发射芯片内置天线向外发送。

电源单元是将本装置单独从机车获取的电源或是由机车车载用户设备提供的电源调理后为本装置的其他单元供电。

连接转换单元是为了适配机车速度信号在各种硬件形式中的传输、便于感应单元实施信号感应而对既有机车速度信号传输线路进行转接、线路调整的辅助连线和固定装置，连接转换单元不对既有机车速度信号传输回路、传输方式、电信号路径、方向、信号强度、电气绝缘性、电气独立性产生任何影响。连接转换单元用于连接各种被测速度信号电气连接回路。

一种间接感应式机车速度信号采集方法，采用微电流互感方式采集机车速度信号传输线路中传输的微弱直流电流速度信号或者通过微电压互感方式采集机车速度信号传输线路中直流脉冲电压频率速度信号，通过微弱直流电流信号隔离检测变送或直流脉冲电平频率信号隔离检测变送，实现机车速度实时速度信号的二次采集、分发，从而实现机车速度通道的扩容。可以满足更多机车车载设备对于机车实时速度信号的需求。

采用上述间接感应式机车速度信号采集装置来进行机车速度信号采集。采用感应单元，通过微电流互感方式实现对微弱的直流电流形式、直流脉冲电平形式的速度信号进行采集，感应直流电流值或感应直流脉冲电平的频率，得到机车速度信号的原始值。采用信号调理单元，将感应单元采集的原始信号进行滤波放大，去除干扰信号，将微弱的原始信号放大成与机车速度值成比例关系的、稳定的电信号。采用输出适配单元，将信号调理单元输出的与机车速度值成比例关系的、稳定的电信号与各种机车车载用户设备匹配，将机车速度信号转换为电流、电压或数字信号输出给各机车车载用户设备。输出适配单元根据机车车载用户设备的通信协议通过有线或无线通信的方式发出机车速度信号；有线方式的输出速度信号通过连线、连接器传输给机车车载用户设备；无线方式通过天线或无线发射芯片内置天线向外发送。采用连接转换单元来连接感应单元和被测速度信号电气连接回路，使感应单元和被测速度信号电气连接回路相适配。

采用本发明，对机车上既有直流电流形式的速度信号进行电流互感和线性化变送，对直流脉冲形式的速度信号进行频率感应和线性化变送，通过间接的、无损的二次采集和利用，将机车既有的原始速度信号复制给其他新增设备使用。在不额外增加基础测速设施的前提下，通过对既有速度信号的无损耗无干扰、电气隔离式的二次利用，满足机车上更多的新增速度信号用户单元对于速度信号的需求。本发明在电气上与机车原始速度信号及其电气单元完全隔离，可以实现速度信号通道的无限扩容。

本发明利用电磁感应原理，采用电流互感方式或电压频率探测方式间接感应机车既有速度信号，从而在不增加测速设备、不占用既有速度信号信道资源、不占用既有速度信号公共发布平台板卡插槽或通信节点地址等软硬件资源的情况下，非介入、无损耗的方式下，精确感知机车行进速度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。