专利名称：列控系统车载设备及解调轨道电路信号的方法
技术领域：
本发明涉及一种车载设备，尤其涉及一种列控系统车载设备及解调轨道电路信号的方法。
背景技术：
由于列车速度不断提高，靠地面信号和传统的LKJ车载设备已无法保护列车既高速又安全的运营。因此，需要开发一种符合CTCS-2级列控系统技术规范的、能够对列车运行实时控制的ATP (列车超速防护)车载设备。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，根据本申请的一个实施方式,公开一种列控系统车载设备，包括:轨道电路信号读取单元，读取轨道电路信号，采用时频域结合的方式基于2取2解调所述轨道电路信号，以获得列车行车许可信息；线路信息读取单元，从地面点式应答器中读取线路信息；计算单元，利用所述行车许可信息以及所述线路信息计算出所述列车的速度防护曲线。优选地，列控系统车载设备还包括:速度传感器单元，向计算单元输出当前列车速度；比较单元，将所述列车的当前速度与速度防护曲线进行比较。 优选地，列控系统车载设备还包括:制动输出单元，当比较单元的比较结果是所述当前速度超出所述速度防护曲线中允许的速度时，发出制动命令。优选地，所述轨道电路信号读取单元包括:第一计算模块、第二计算模块以及RAM,所述第一计算模块与所述第二计算模块通过所述RAM进行数据交换。优选地，列控系统车载设备还包括人机接口界面。优选地，所述人机接口界面包括:主显示单元,为液晶屏显示单元；辅显示单元,为LED显示单元；主处理CPU，控制所述主显示单元的显示内容；辅处理CPU，控制所述辅显示单元的显示内容；通信CPU，控制对外通信和选择内部显示单元。优选地，所述主显示单元和所述辅显示单元的显示部分在同一时刻仅有一个进行显不O优选地，列控系统车载设备是基于轨道电路信息与点式信息的CTCS-2级列控系统车载设备。根据本申请另一个实施方式，还公开一种解调轨道电路信号的方法，包括:轨道电路信号读取单元的第一计算模块采集轨道电路信号，并利用FFT算法得出所述轨道电路信号载波的频率和功率；对所述轨道电路信号进行带通滤波，计算滤波后的序列元素值从负值变为非负值的时间间隔，保存每一个时间间隔形成输出序列；计算出低频解调FFT算法需要的运算阶数N、有效数据长度L、以及抽样间隔M ；对所述输出序列每间隔M个元素抽取一个元素重新组合成新的数列，从新数列中取出L个点，进行2n点数的FFT变换；在变换后的数列中查找功率最大的谱线信号对应的频率值；验证所述谱线的功率是否在当前载频频率对应的谱功率范围内，如果不在则认为当前低频解调结果无效；与第二计算模块交换当前解调结果；比较所述第一计算模块和第二计算模块的低频解调结果的一致性，如果不一致且在容忍时限内(小于等于4秒)，则将上次解调处的低频作为当前结果，否则将“无码”作为当前的解调结果。通过本发明，可以提供一种符合CTCS-2级列控系统技术规范的、能够对列车运行实时控制的ATP车载设备。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1示出根据本申请一个实施方式的列控车载设备；图2示出根据本申请另一个实施方式的列控车载设备；图3示出图2中的轨道电路信号读取单元；图4示出图2中的人机接口界面；图5示出根据本申请一个实施方式的解调轨道电路信号的方法；图6示出图5中经FFT采样的轨道电路信号；图7示出图5中的输出数据序列。
具体实施例方式以下结合附图详细描述本发明的实施方式。图1示出根据本申请一个实施方式的列控车载设备。如图1所示，该实施方式的列控车载设备包括轨道电路信号读取单元10、线路信息读取单元20以及计算单元30。其中轨道电路信号读取单元10读取轨道电路信号，采用时频域结合的方式基于2取2对轨道电路信号进行解调，以获得列车行车许可信息；线路信息读取单元20，从地面点式应答器中读取线路信息；计算单元30，利用行车许可信息以及线路信息计算出列车的速度防护曲线。
通过上述实施方式,提供一种符合CTCS-2级列控系统技术规范的、能够对列车运行实时控制的ATP车载设备。图2示出根据本申请另一个实施方式的列控车载设备。如图2所示，该实施方式的列控车载设备包括轨道电路信号读取单元10、线路信息读取单元20以及计算单元30。该实施方式的列控车载设备还包括速度传感器单元80、比较单元40和制动输出单元50。其中轨道电路信号读取单元10读取轨道电路信号，采用时频域结合的方式基于2取2对轨道电路信号进行解调，以获得列车行车许可信息；线路信息读取单元20，从地面点式应答器中读取线路信息；计算单元30，利用行车许可信息以及线路信息计算出列车的速度防护曲线。速度传感器单元80,向计算单元30输出当前列车速度；比较单元40将列车当前的速度与所获得的速度防护曲线进行比较，当列车的当前速度已经超出速度防护曲线的允许的速度时，制动输出单元50发出制动命令。通过上述实施方式,提供一种符合CTCS-2级列控系统技术规范的、能够对列车运行实时控制的ATP车载设备。图3示出图2中的轨道电路信号读取单元(TCR) 10。如图3所示，轨道电路信号读取单元10包括第一计算模块(TCR_CPU1)11以及第二计算模块(TCR_CPU2)12，二者通过双端口 RAM (DPRAM)13进行数据交换。如图3所示，与轨道电路信号读取单元10的第一计算模块11和第二计算模块12相连的分别是第一安全计算机逻辑计算单元(VC_CPU1) 61、第二安全计算机逻辑计算单元(VC_CPU2) 62，其中I为并行数据总线(16位宽)，2为RS422串行总线(5线制)。如图2所示，该实施方式的列控车载设备除了包括上述的轨道电路信号读取单元10、线路信息读取单元20、计算单元30、速度传感器单元80，比较单元40和制动输出单元50之外，还可以包括人机接口界面70。其中轨道电路信号读取单元10读取轨道电路信号，采用时频域结合的方式基于2取2对轨道电路信号进行解调，以获得列车行车许可信息；线路信息读取单元20，从地面点式应答器中读取线路信息；计算单元30，利用行车许可信息以及线路信息计算出列车的速度防护曲线。速度传感器单元80，向计算单元30输出当前列车速度，比较单元40将列车当前的速度与所获得的速度防护曲线进行比较，当列车的当前速度已经超出速度防护曲线的允许的速度时，制动输出单元50发出制动命令，人机接口界面70发出告警信息。图4示出图2中的人机接口界面70。如图4所示，人机接口界面70包括主显示单元71、辅显示单元72、主处理CPU73、辅处理CPU74以及通信CPU75。其中，主显示单元71是液晶屏显示单元；辅显示单元72指的是LED显示单元；主处理CPU73用来控制主显示单元的显示内容；辅处理CPU74用来控制辅显示单元的显示；通信CPU75控制对外通信和内部显示单元选择。如图4所示，人机接口界面70除包括主显示单元71、辅显示单元72、主处理CPU73、辅处理CPU74以及通信CPU75之外，还包括按键76、显示切换开关77以及扬声器78。其中主处理CPU73还进行按键处理，有声音需要播放时，通过扬声器78发音。比较单元40将列车当前的速度与所获得的速度防护曲线进行比较，当列车的当前速度已经超出速度防护曲线的允许的速度时，人机接口界面70发出告警信息，告警信息可以是声、光告警信息。主处理CPU73采用串行通信接口与通信CPU75进行通信，一方面接收来自通信CPU75的各种信息，另一方面将司机对按键76的各种操作发送至通信CPU75。辅处理CPU74也进行按键处理。辅处理CPU74采用串行通信接口与通信CPU75进行通信，一方面接收来自通信CPU75的各种信息，另一方面将司机对按键76的各种操作发送至通信CPU75。通信CPU75采用串行通信接口与主处理CPU73或辅处理CPU74进行通信。按键76是指设置在人机接口界面70上的按键，根据当前显示状态，由主处理CPU73或辅处理CPU74将采集到的按键状态发送至通信CPU75。人机接口界面70的显示系统分为主、辅两个显示单元71、72。为避免相互干扰，双显示人机接口界面70的主、辅显示单元71、72的显示部分不同时工作，即当某一单元显示时，另一单元的显示部分应当不进行显示。正常情况下主显示单元71 (液晶屏)作为显示媒介，辅显示单元72作为冷备份。主、辅显示单元71、72的显示部分之间具有切换功能。如图4所示,人机接口界面70还包括显示切换开关77,显示切换分为手动切换和自动切换两种方式。司机通过手工操作显示切换开关77，进行主、辅显单元71、72之间的显示切换。显示切换开关77正常状态为弹起，通信CPU75将VC的数据发送至主处理CPU73，主显示单元71进行数据显示。当显示切换开关77按下时，通信CPU75将通信通道切换至辅处理CPU74，人机接口界面70采用辅显示单元72进行显示。人机接口界面70根据切换的状态，选择主处理CPU73或辅处理CPU74的数据发送至VC的。为了提高整个系统的可用性和可靠性，当主、辅处理CPU73、74中某一路的通信中断后，人机接口界面70开始使用另一路的数据，在切换通信通道时，显示部分相应地切换到相应的显示单元。该切换是由人机接口界面70软件根据具体情况自动进行的，无需人工介入。切换后主、辅显示单元的处理方式与手动切换时相同。图5示出根据本申请一个实施方式的解调轨道电路信号的方法，图6示出图5中经FFT采样的轨道电路信号，图7示出图5中的输出数据序列。如图5-图7所示，在步骤SllO中，轨道电路信号读取单元的一个计算模块(例如第一计算模块)采集轨道电路信号，并利用FFT算法得出所述轨道电路信号载波的频率和功率，如图6所示。在步骤S120中，对所述轨道电路信号进行带通滤波，计算滤波后的序列元素值从负值变为非负值的时间间隔，保存每一个时间间隔形成输出序列，如图7所示。在步骤S130中，计算出低频解调FFT算法需要的运算阶数N、有效数据长度L、以及抽样间隔M。例如，根据FSK调制信号的频率特点计算出低频解调FFT算法需要的运算阶数N、有效数据长度L、抽样间隔M。在步骤S140中，对所述输出序列每间隔M个元素抽取一个元素重新组合成新的数列，从新数列中取出L个点，进行2n点数的FFT变换。在步骤S150中，在变换后的数列中查找功率最大的谱线信号对应的频率值。在步骤S160中，验证所述谱线的功率是否在当前载频频率对应的谱功率范围内。如果谱线的功率不在当前载频频率对应的谱功率范围内，则认为当前解调结果无效。轨道电路信号读取单元10的另一个计算模块(例如第二计算模块)也进行上述过程，从而得到当前解调结果。在步骤S170中，轨道电路信号读取单元10的两个计算模块交换当前的解调结果。在步骤S180中，比较所述第一计算模块和第二计算模块的低频解调结果是否一致性，如果不一致且在容忍时限(例如，小于等于4秒)内，则将上次解调处的低频作为当前结果，否则将“无码”作为当前的解调结果。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括:R0M、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种解调轨道电路信号的方法，包括: 轨道电路信号读取单元的第一计算模块采集轨道电路信号，并利用FFT算法得出所述轨道电路信号载波的频率和功率； 对所述轨道电路信号进行带通滤波，计算滤波后的序列元素值从负值变为非负值的时间间隔，保存每一个时间间隔形成输出序列； 计算出低频解调FFT算法需要的运算阶数N、有效数据长度L、以及抽样间隔M ； 对所述输出序列每间隔M个元素抽取一个元素重新组合成新的数列，从新数列中取出L个点，进行2N点数的FFT变换； 在变换后的数列中查找功率最大的谱线信号对应的频率值； 验证所述谱线的功率是否在当前载频频率对应的谱功率范围内，如果不在则认为当前解调结果无效； 与第二计算模块交换当前解调结果； 比较所述第一计算模块和第二计算模块的低频解调结果的一致性，如果不一致且在容忍时限内，则将上次解调处的低频作为当前结果，否则将“无码”作为当前的解调结果。
全文摘要
本发明公开一种列控系统车载设备，该设备包括轨道电路信号读取单元，读取轨道电路信号，采用时频域结合的方式基于2取2解调所述轨道电路信号，以获得列车行车许可信息；线路信息读取单元，从地面点式应答器中读取线路信息；计算单元，利用所述行车许可信息以及所述线路信息计算出所述列车的速度防护曲线。本发明还公开了一种解调轨道电路信号的方法。通过本发明提供了一种符合CTCS-2级列控系统技术规范的、能够对列车运行实时控制的ATP车载设备。
文档编号B61L27/00GK103144656SQ20131000953
公开日2013年6月12日 申请日期2011年5月16日 优先权日2011年5月16日
发明者何春明, 李智, 李剑, 石海丰 申请人:北京和利时系统工程有限公司