本发明涉及轨道交通信号控制技术领域，尤其是涉及一种轨道交通信号采集系统。
背景技术：
当前，我国轨道交通行业发展迅猛，据最新统计，全国已有22个城市开通地铁，地铁运营总里程2764公里，目前39个地铁建设获批城市，总规划里程超过7300公里。2020年，预计获批建设地铁的城市将超过50个，城市轨道交通运营里程将达到6000公里左右，预计新增投资超过2.4万亿。
目前，轨道交通中的信号系统是轨道交通运行的“大脑”，负责组织整个轨道交通的正常运转，保证运营的安全。同时，信号系统是一个高可靠性、高安全性的系统，技术含量较高，当前我国大部分信号系统以进口发达国家产品为主，即使一些国产信号系统，也面临硬件落伍，软件理念亟需更新等问题。在轨道交通控制领域，其安全输出通过直接驱动控制外部的安全继电器从而控制相应的信号设备。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的轨道交通输出信号控制系统适用范围小，其所应用的设备难以满足用户对于具有多种传输信号的外接轨道安全控制设备的信号控制，且传统的轨道交通输出信号控制系统架构复杂、功耗高、成本高，同时控制系统的信号传输链路单一导致系统可靠性低。因此，现有技术中的轨道交通输出信号控制系统存在适用性差、可靠性低的技术问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轨道交通信号采集系统，以缓解现有技术中存在的适用性差、可靠性低的技术问题。
本发明实施例提供了一种轨道交通信号采集系统，包括：控制器、电源模块、电平信号采集模块、输出检测模块、电源控制器和动态驱动器；
控制器包括第一控制器和第二控制器；
电源模块包括第一电源模块和第二电源模块；
电平信号采集模块与输出检测模块相连接，电平信号采集模块采集并发送采集信号；电平信号采集模块包括电平输入采集电路、电平脉冲采集电路和差分脉冲采集电路；
输出检测模块包括第一输出检测模块和第二输出检测模块；
第一电源模块分别与第一控制器和第一输出检测模块相连接，第一控制器与第一输出检测模块连接，第一控制器还与电源控制器相连接；
第二电源模块分别与第二控制器和第二输出检测模块相连接，第二控制器与第二输出检测模块连接，第二控制器还与电源控制器相连接；
第一控制器和第二控制器之间通过双接口ram相连接；
电源控制器与动态驱动器相连接。
进一步的，本发明实施例提供的轨道交通信号采集系统中，输出检测模块包括：信号采集单元、滤波单元、输出信号寄存器、脉冲检测单元、信号反馈单元和时钟单元；
信号采集单元通过滤波单元与输出信号寄存器连接，输出信号寄存器与脉冲检测单元相连接，输出信号寄存器还与时钟单元连接，脉冲检测单元通过信号反馈单元分别与第一控制器和第二控制器连接；
信号采集单元接收电平信号采集模块发送的采集信号；
信号采集单元还接收并发送第一控制器输出的第一输出信号和第二控制器输出的第二输出信号；
滤波单元根据第一输出信号生成并发送第一待测信号，根据第二输出信号生成并发送第二待测信号；
脉冲检测单元分别读取并检测输出信号寄存器存储的第一待测信号和第二待测信号的有效脉冲的上升沿，生成对应于第一待测信号的第一脉冲频率数据和对应于第二待测信号的第二脉冲频率数据；
脉冲检测单元通过信号反馈单元将第一脉冲频率数据和第二脉冲频率数据发送至第一控制器，同时将第一脉冲频率数据和第二脉冲频率数据发送至第二控制器。
进一步的，本发明实施例提供的轨道交通信号采集系统中，采集信号为电平输入信号、电平脉冲信号或差分脉冲信号。
进一步的，本发明实施例提供的轨道交通信号采集系统中，电平输入采集电路与输出检测模块之间还连接有第一光耦隔离电路。
进一步的，本发明实施例提供的轨道交通信号采集系统中，电平脉冲采集电路与输出检测模块之间还分别连接有放大电路和第二光耦隔离电路。
进一步的，本发明实施例提供的轨道交通信号采集系统中，差分脉冲采集电路与输出检测模块之间还连接有485接口芯片。
本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例所提供的轨道交通信号采集系统，包括：控制器、电源模块、电平信号采集模块、输出检测模块、电源控制器和动态驱动器。控制器包括第一控制器和第二控制器，电源模块包括第一电源模块和第二电源模块，输出检测模块包括第一输出检测模块和第二输出检测模块。电平信号采集模块与输出检测模块相连接，电平信号采集模块采集并发送采集信号。电平信号采集模块包括电平输入采集电路、电平脉冲采集电路和差分脉冲采集电路。第一电源模块分别与第一控制器和第一输出检测模块相连接，第一控制器与第一输出检测模块连接，第一控制器还与电源控制器相连接。第二电源模块分别与第二控制器和第二输出检测模块相连接，第二控制器与第二输出检测模块连接，第二控制器还与电源控制器相连接。第一控制器和第二控制器之间通过双接口ram相连接，电源控制器与动态驱动器相连接。该技术方案通过采用电平信号采集模块对外接设备信号的采集，与控制器的双链路信号控制相结合的方式，实现了对于具有多种传输信号的外接轨道安全控制设备的信号控制，增强了轨道交通输出信号控制系统适用性，同时提高了其可靠性，避免由于用户的误操作而导致的控制系统异常运行，简化了控制系统架构，降低了系统功耗，同时减少对基于多种通信协议的控制设备进行信号控制时所需仪器的数量，进一步降低了控制系统的成本，缓解了现有技术的轨道交通输出信号控制系统存在的适用性差、可靠性低的技术问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种轨道交通信号采集系统的结构示意图。
图标：
100-控制器；110-第一控制器；120-第二控制器；200-电源模块；210-第一电源模块；220-第二电源模块；300-电平信号采集模块；310-电平输入采集电路；320-电平脉冲采集电路；330-差分脉冲采集电路；400-输出检测模块；410-第一输出检测模块；411-信号采集单元；412-滤波单元；413-输出信号寄存器；414-脉冲检测单元；415-信号反馈单元；416-时钟单元；420-第二输出检测模块；500-电源控制器；600-动态驱动器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，现有的轨道交通输出信号控制系统适用范围小，其所应用的设备难以满足用户对于具有多种传输信号的外接轨道安全控制设备的信号控制，且传统的轨道交通输出信号控制系统架构复杂、功耗高、成本高，同时控制系统的信号传输链路单一导致系统可靠性低，基于此，本发明实施例提供的一种轨道交通信号采集系统，可以提高轨道交通输出信号控制系统的适用性与可靠性。
参见图1，本发明实施例所提供的一种轨道交通信号采集系统的结构示意图。本发明实施例提供的一种轨道交通信号采集系统，包括：控制器100、电源模块200、电平信号采集模块300、输出检测模块400、电源控制器500和动态驱动器600。
控制器包括第一控制器110和第二控制器120，控制器采用飞思卡尔公司生产的p1010芯片，其输出信号为频率为25khz的输出信号，控制器采用powerpc架构，其具有功耗低、效率高、可靠性高的特点。具体的，两个cpu通过localbus总线向输出单元写数据来控制输出模块，由于cpu只能以中断的方式来实现对外部继电器的控制，因此控制信号需通过一级锁存器sn74ahc373nsr来维持其控制状态，两个cpu每20us向总线上写一次数据，经过锁存器后即可得到25khz的方波。第一控制器和第二控制器协同控制轨道交通信号的输出，实现对外接信号设备的控制。电源模块200包括第一电源模块210和第二电源模块220，电源模块为与其连接的元器件提供24v电源输入。输出检测模块400包括第一输出检测模块410和第二输出检测模块420，输出检测模块用于控制器输出信号的检测，进而避免用户由于误操作而导致的控制器输出异常，以保证控制器正常运行。
电平信号采集模块与输出检测模块的信号采集单元相连接，电平信号采集模块采集并发送采集信号。具体的，电平信号采集模块300包括电平输入采集电路310、电平脉冲采集电路320和差分脉冲采集电路330。进一步的，本发明实施例提供的轨道交通信号采集系统中，电平输入采集电路与输出检测模块之间还连接有第一光耦隔离电路（图中未示出）。电平输入采集电路采用动态采集的方式，即通过对电平输入采集电路的断开和闭合，采集外部的仪器设备的传输信号，传输信号经第一光耦隔离电路转换后生成电平输入信号，输出检测模块接收该电平输入信号。电平输入采集具有抖动消除功能以消除触点跳动以及电磁干扰导致的瞬间电平变化，由于一般开关或继电器触点抖动在5~50ms，所以门限设置为50ms，具体亦可根据实际情况进行配置。进一步的，本发明实施例提供的轨道交通信号采集系统中，电平脉冲采集电路与输出检测模块之间还分别连接有放大电路和第二光耦隔离电路（图中未示出）。电平脉冲采集电路采集外部的仪器设备的传输信号，传输信号经放大电路和第二光耦隔离电路转换后生成电平脉冲信号，输出检测模块接收该电平脉冲信号。进一步的，本发明实施例提供的轨道交通信号采集系统中，差分脉冲采集电路与输出检测模块之间还连接有485接口芯片（图中未示出）。差分脉冲采集电路采集外部的仪器设备的传输信号，传输信号经485接口芯片转换后生成差分脉冲信号，输出检测模块接收该差分脉冲信号。输出检测模块采集到数据信号后，通过localbus总线将数据信号传送给控制器，由控制器对数据进行进一步处理。
第一电源模块分别与第一控制器和第一输出检测模块相连接，为其提供24v电源电压。第一控制器与第一输出检测模块连接，实现了第一控制器与第一输出检测模块之间的信号传输，第一控制器还与电源控制器相连接。第二电源模块分别与第二控制器和第二输出检测模块相连接，为其提供24v电源电压。第二控制器与第二输出检测模块连接，实现了第二控制器与第二输出检测模块之间的信号传输。第二控制器还与电源控制器相连接。当电源控制器判断第一控制器与第二控制器均处于正常运行时，生成电源驱动信号，并将其发送至与其连接的动态驱动器，动态驱动器启动，输出驱动电压，驱动外部与动态驱动器连接的继电器，最终实现轨道交通信号的控制。
第一控制器和第二控制器之间通过双接口ram相连接，实现了第一控制器和第二控制器之间的输出信号互传，且输出信号中包含对应于产生信号的控制器的地址位，用于识别输出信号的来源。同时，第一控制器和第二控制器通过双接口ram进行数据的2取2比较，即第一控制器和第二控制器对所有采集到的电平输入信号、电平脉冲信号、差分脉冲信号进行取2比较，以确保系统数据采集的准确性。
电源控制器与动态驱动器相连接。具体的，当电源控制器判断第一控制器与第二控制器均处于正常运行时，生成电源驱动信号，并将其发送至与其连接的动态驱动器，动态驱动器启动，输出驱动电压，驱动外部与动态驱动器连接的继电器，最终实现轨道交通信号的控制。
进一步的，本发明实施例提供的轨道交通信号采集系统中，输出检测模块包括：信号采集单元411、滤波单元412、输出信号寄存器413、脉冲检测单元414、信号反馈单元415和时钟单元416。第一输出检测模块与第二输出检测模块属于具有相同结构的装置，其内部所含单元及单元间的连接关系相同。
信号采集单元通过滤波单元与输出信号寄存器连接，输出信号寄存器与脉冲检测单元相连接，输出信号寄存器还与时钟单元连接，脉冲检测单元通过信号反馈单元分别与第一控制器和第二控制器连接。
信号采集单元接收电平信号采集模块发送的采集信号。进一步的，本发明实施例提供的轨道交通信号采集系统中，采集信号为电平输入信号、电平脉冲信号或差分脉冲信号。如前述，电平信号采集模块包括电平输入采集电路、电平脉冲采集电路和差分脉冲采集电路，三条电路分别与其相对应的接口连接。具体的，电平输入采集电路发送电平输入信号，电平脉冲采集电路发送电平脉冲信号，差分脉冲采集电路发送差分脉冲信号。
信号采集单元还接收并发送第一控制器输出的第一输出信号和第二控制器输出的第二输出信号。具体的，信号采集单元包括第一总线接口（图中未示出）和第二总线接口（图中未示出）。其中，第一总线接口与第一控制器的输出端连接，接收第一输出信号；第二总线接口与第二控制器的输出端连接，接收第二输出信号。
输出信号寄存器包括第一输出信号寄存器和第二输出信号寄存器，滤波单元根据第一输出信号生成并发送第一待测信号至第一输出信号寄存器，根据第二输出信号生成并发送第二待测信号至第二输出信号寄存器，滤波单元用于将第一输出信号和第二输出信号中的高频杂波过滤，降低信号噪声。
脉冲检测单元读取第一输出信号寄存器中的第一待测信号，并检测第一待测信号中的有效脉冲的上升沿，生成对应于第一待测信号的第一脉冲频率数据；脉冲检测单元还读取第二输出信号寄存器中的第二待测信号，并检测第二待测信号中的有效脉冲的上升沿，生成对应于第二待测信号的第二脉冲频率数据。
进一步的，脉冲检测单元读取第一输出信号寄存器中的第一待测信号，并检测第一待测信号中的有效脉冲的上升沿，第一输出信号寄存器中存储10ms的第一待测信号，第一输出信号寄存器的个数为10个，每个寄存器的数据每10ms更新一次，累计第一输出信号寄存器中有效脉冲的总个数，生成第一脉冲频率数据，即第一待测信号100ms内有效脉冲的总个数。
脉冲检测单元还读取第二输出信号寄存器中的第二待测信号，并检测第二待测信号中的有效脉冲的上升沿，第二输出信号寄存器中存储10ms的第二待测信号，第二输出信号寄存器的个数为10个，每个寄存器的数据每10ms更新一次，累计第二输出信号寄存器中的有效脉冲的总个数，生成第二脉冲频率数据，即第二待测信号100ms内有效脉冲的总个数。
脉冲检测单元通过信号反馈单元将第一脉冲频率数据和第二脉冲频率数据发送至第一控制器，同时，脉冲检测单元将第一脉冲频率数据和第二脉冲频率数据发送至第二控制器。具体的，信号反馈单元为第三总线接口，第三总线接口分别与第一控制器和第二控制器的输入端连接，脉冲检测单元通过第三总线接口发送第一脉冲频率数据和第二脉冲频率数据。为了提高输出信号控制系统的可靠性，采用双线路轨道交通输出信号的方式实现信号的控制，该技术方案保证了双线路轨道交通输出信号链路的数据准确性，控制器通过回采数据能够实现控制器的自测，简化了传统轨道交通输出信号检测的流程，提高了检测效率。
本发明实施例所提供的轨道交通信号采集系统，包括：控制器、电源模块、电平信号采集模块、输出检测模块、电源控制器和动态驱动器。控制器包括第一控制器和第二控制器，电源模块包括第一电源模块和第二电源模块，输出检测模块包括第一输出检测模块和第二输出检测模块。电平信号采集模块与输出检测模块相连接，电平信号采集模块采集并发送采集信号。电平信号采集模块包括电平输入采集电路、电平脉冲采集电路和差分脉冲采集电路。第一电源模块分别与第一控制器和第一输出检测模块相连接，第一控制器与第一输出检测模块连接，第一控制器还与电源控制器相连接。第二电源模块分别与第二控制器和第二输出检测模块相连接，第二控制器与第二输出检测模块连接，第二控制器还与电源控制器相连接。第一控制器和第二控制器之间通过双接口ram相连接，电源控制器与动态驱动器相连接。该技术方案通过采用电平信号采集模块对外接设备信号的采集，与控制器的双链路信号控制相结合的方式，实现了对于具有多种传输信号的外接轨道安全控制设备的信号控制，增强了轨道交通输出信号控制系统适用性，同时提高了其可靠性，避免由于用户的误操作而导致的控制系统异常运行，简化了控制系统架构，降低了系统功耗，同时减少对基于多种通信协议的控制设备进行信号控制时所需仪器的数量，进一步降低了控制系统的成本，缓解了现有技术的轨道交通输出信号控制系统存在的适用性差、可靠性低的技术问题。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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所述权利要求的保护范围为准。