一种编组站测速信号数字化传输系统的制作方法

本实用新型涉及一种信号传输系统，尤其是涉及一种编组站雷达测速信号传输系统。

背景技术：

驼峰调车系统是编组站自动化中的重要组成部分。为保证列车解编任务能够安全顺利进行，溜放车辆驶向调车线时速度须实时监控。因此，溜放车辆的速度将是调车控制的一个重要参数。测速方式为多普勒雷达测速，多普勒测速雷达的输出信号为与溜放车辆速度成正比，频率在50-550Hz的方波信号,通过电缆直接引入室内测速计算机。

随着编组站周边线路及编尾的电气化改造，电力机车及牵引供电系统对测速雷达设备产生干扰。现有设备缺乏抗电气化干扰方面的设计，导致测速不准或测速雷达不能正常工作，影响编组站安全生产和工作效率。

目前在编组站测速中应用的较多的依然为模拟方法传输，因为低频模拟信号在长距离的传输中会引起信号的衰减、畸变，并且容易引入干扰，影响信息传输的可靠，不利于安全生产。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术不足，提出了一种编组站测速信号数字化传输系统，采用了数字化传输的方法来代替模拟量直接传输方法，这样可以提高系统的抗干扰能力，减少电缆的敷设量。实现了编组站多普勒测速雷达的输出信号的可靠、安全传输。

本实用新型所采用的技术方案：

一种编组站测速信号数字化传输系统，低层总线选用CAN总线，构成双CAN总线型网络拓扑结构，获得编组站测速雷达速度信号，所述信号传输系统系统包括至少一台测速主机和多个测速雷达分机，所述测速主机通过连接在USB端口的USB-CAN板卡连接两路CAN总线，所述的每一个测速雷达分机都具有两路CAN通道和主机相连，这两路CAN通道挂载在双CAN总线上，两路CAN总线能够相互备用，形成一个信息双向传输的网络系统。

所述的编组站测速信号数字化传输系统，测速雷达分机采用以ARM-CORTEX-M3为核心且具有双CAN2.0B的STM32F105RB6控制器，通过两路CAN收发器、控制器接入现场总线CAN网络，多普勒雷达信号连接各测速雷达分机，系统中每一个测速雷达分机的CAN1和CAN2是互备冗余关系，控制器采用定时器的输入捕获模式来进行采集雷达输出的多普勒信号。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型编组站测速信号数字化传输系统，采用双CAN总线型拓扑结构，采用了数字化传输的方法来代替模拟量进行传输，可以系统抗干扰能力，减少和电缆敷设量，保证编组站驼峰测速系统有着较高的可靠性与容错性。

2、本实用新型编组站测速信号数字化传输系统，实现了编组站溜放车辆速度测量的数字化、网络化，解决原系统模拟信号直接传输方法抗干扰能力弱、电缆敷设量大的问题。利用CAN网络可靠的错误处理机制和检错机制，保证了测速数据的正确传输。

3、本实用新型编组站测速信号数字化传输系统，采用双CAN总线网络拓扑结构，多个测速分机都具有两路CAN通道和主机相连，这两路CAN通道挂载在双CAN总线上。两路CAN总线能够相互备用，提高了系统的冗余性能，大大提高了通信的可靠性。

4、本实用新型编组站测速信号数字化传输系统，结构简单，设计合理，硬件成本低，容易维护，有较好的推广应用前景。采用双CAN总线网络拓扑结构，能在一根电缆上传输多个信号，从而减少了电缆敷设的数量，降低了安装以及维护费用。

附图说明

图1是本实用新型编组站测速信号数字化传输系统网络拓扑结构；

图2为本实用新型编组站测速信号数字化传输系统测速雷达分机与统网络拓扑结构的连接关系；

图3为测速信号数字化传输系统测速雷达分机硬件系统结构图；

图4为本实用新型编组站测速信号数字化传输系统主机、从机通信模式；其中图4a为正常执行操作返回响应示意图，图4b为检查到错误返回响应示意图；

图5为实用新型编组站测速信号数字化传输系统通信执行流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

参见图1、图2，本实用新型编组站测速信号数字化传输系统，低层总线选用CAN总线，构成双CAN总线型网络拓扑结构，获得编组站测速雷达速度信号，所述信号传输系统系统包括一台测速主机和多个测速雷达分机，所述测速主机通过USB端口和USB-CAN板卡通讯连接，通过USB-CAN板卡连接两路CAN总线，所述的每一个测速雷达分机都具有两路CAN通道和主机相连，这两路CAN通道挂载在双CAN总线上，两路CAN总线能够相互备用，形成一个信息双向传输的网络系统。

测速雷达分机采用以ARM-CORTEX-M3为核心且具有双CAN2.0B的STM32F105RB6控制器，通过两路CAN收发器、控制器接入现场总线CAN网络，多普勒雷达信号连接各测速雷达分机，系统中每一个测速雷达分机的CAN1和CAN2是互备冗余关系，控制器采用定时器的输入捕获模式来进行采集雷达输出的多普勒信号。

STM32F105RB6集成两个CAN2.0B控制器，可连接两条工业标准CAN总线的网络，系统中每一个测速雷达分机的CAN1和CAN2是互备冗余关系，当CAN1在工作的时候，CAN2就会处于自检及互检状态，防止CAN1出现故障，信息不能够及时传送出去。当CAN1出现故障，CAN2会自动接替CAN1的功能，保证信息拥有较高的可靠性和冗余性能。

测速雷达分机的结构如图3所示。STM32F105RBT6芯片有10个定时器，其中有4个16位的定时器，每个定时器有多达4个通道，用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数和正交编码器输入等。采用定时器的输入捕获模式来进行采集雷达输出的多普勒信号。

CAN总线只包括物理层和数据链路层，并没有对应用层做出任何制定，因此为了让通信的速率较高、可靠性和冗余性较好，需要设计CAN总线的高层应用层。参见图4、图5，本实用新型采用双CAN总线型网络拓扑结构的编组站测速信号数字化传输系统，通信模式采用主/从式，在该模式下通信不能随即发生，在该网络中主控和从控设备之间必须先建立一个通信连接，然后主控设备才能与从设备进行通信。

通过建立连接后，从控设备可以获取主控设备的MAC ID和报文发送的时间间隔；在该通信模式下，主站会给从站发送请求，当从站接收到该命令，并且会对该请求进行相应的操作和返回相应的响应，如果是合法的命令，那么从站就会发送响应给主站，并且根据功能码的特殊功能执行相应的功能将数据返回给主站；若不是有效的命令或者判断出错，则从设备返回的响应帧中就包含一个异常码用于提醒主站，然后通过微处理器的软件设置删除从机的主CAN节点的连接，然后将从机的从CAN进行连接。软件部分执行如图5所示。

建立连接后，为了维持通信的连接，主控设备和从控设备之间必须周期性的保持通信。

在该通信的模式下，系统会首先将测速雷达主机的主CAN节点进行激活，那么从机的主CAN节点会处于等待报文接收的状态，当接收到报文ID时，会进行对报文ID中的MAC ID进行验证，以防总线中会出现相同的MAC ID，会发生信息冲突。如表1所示为扩展帧29位ID分配。

表1扩展帧格式划分

当验证是有效的之后，就会验证其功能码，根据功能码的数据报文，来对测速雷达主机进行相应的操作，并且执行相关的功能，测速雷达会进行正常响应，那么就完成了一次正常的数据响应和数据采集。当其中某一环节出现问题之时，验证码功能非法、不能进行相应功能的执行，那么测速雷达主机的主CAN可能出现了故障，因此应用层软件部分(在微处理器的软件编写中)会将该测速雷达的主CAN进行删除，且设备进行复位，然后在通过软件部分会建立测速雷达的从CAN的发送数据，从CAN不再是自检状态，转为信息发送状态。

下表2所示为FUNC ID功能码分配定义：

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围并不局限于此，本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。