基于光通信的轨道电路系统及工作方法与流程

1.本技术涉及轨道电路技术领域，尤其涉及一种基于光通信的轨道电路系统及工作方法。


背景技术：

2.目前，zpw2000轨道电路是铁路应用最广泛的信号设备之一，其主要功能是通过音频电路向机车传输传送控制信号。
3.现有的zpw2000轨道电路的工作步骤如下：
4.1、发送器根据列控系统发送来的控制信息产生对应的信号，信号进行放大后送到电缆模拟网络盘；
5.2、模拟网络盘输出后经电缆发送至变压器，变压器转换为低压后将信号输送到轨道；
6.3、在轨道区段的另一侧从轨道两侧接收到电压，通过匹配变压器进行升压，升压后通过电缆送回室内电缆模拟网络盘；
7.4、模拟网络盘输出后经电缆送发送至衰耗器滤波再传输至接收器，输出轨道占用状态。
8.现有的轨道电路存在以下问题：电路数量多导致施工工程量大，轨道电路的功耗大且各轨道电路直接的干扰大，轨道电路为了减少传输损耗多次升压降压，为了保持电路的一致性加入模拟网络盘，导致电路的复杂程度高，使得电路可能发生故障的点随之增多。


技术实现要素：

9.鉴于以上内容，本技术提供一种基于光通信的轨道电路系统及工作方法，其目的在于解决上述技术问题。
10.第一方面，本技术提供一种基于光通信的轨道电路工作方法，所述方法应用于基于光纤通信的轨道电路系统，所述系统包括室内通信主机、室外发送单元及室外接收单元，室内通信主机通过光通信方式分别与室外发送单元和室外接收单元通信连接，所述方法包括：
11.室内通信主机接收列控系统发送的编码信号，将所述编码信号以光通信方式发送至室外发送单元；
12.室外发送单元接收所述编码信号生成对应的音频信号，将所述音频信号发送至所述系统的钢轨；
13.室外接收单元从所述钢轨接收所述音频信号，根据所述音频信号生成轨道占用信息，将所述轨道占用信息以光通信方式发送至室内通信主机。
14.第二方面，本技术提供一种基于光纤通信的轨道电路系统，所述系统包括：室内通信主机、室外发送单元及室外接收单元，室内通信主机通过光通信方式分别与室外发送单元和室外接收单元通信连接；
15.所述室内通信主机，用于接收列控系统发送的编码信号，将所述编码信号以光通信方式发送至室外发送单元；及用于接收室外接收单元利用光通信方式发送的轨道占用信息；
16.所述室外发送单元，用于接收所述编码信号生成对应的音频信号，将所述音频信号发送至所述系统的钢轨；
17.所述室外接收单元，用于从所述钢轨接收所述音频信号，根据所述音频信号生成轨道占用信息，将所述轨道占用信息以光通信方式发送至室内通信主机。
18.第三方面，本技术提供一种室内通信主机，所述室内通信主机包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
19.存储器，用于存放计算机程序；
20.处理器，用于执行存储器上所存放的程序时实现如下步骤：
21.接收列控系统发送的编码信号，将所述编码信号以光通信方式发送至室外发送单元，以使所述室外发送单元根据所述编码信号生成音频信号及室外接收单元根据所述音频信号生成轨道占用信息；
22.接收所述室外接收单元利用光通信方式发送的所述轨道占用信息；
23.将所述轨道占用信息以光通信方式发送至所述列控系统。
24.第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：
25.接收列控系统发送的编码信号，将所述编码信号以光通信方式发送至室外发送单元，以使所述室外发送单元根据所述编码信号生成音频信号及室外接收单元根据所述音频信号生成轨道占用信息；
26.接收所述室外接收单元利用光通信方式发送的所述轨道占用信息；
27.将所述轨道占用信息以光通信方式发送至所述列控系统。
28.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
29.本技术通过光通信方式传输编码信号，减少了电缆数量和施工量，相对于现有技术利用高压信号传输的方式，通过光信号传输大幅减少了线路的损耗，减少了现有技术中发送与接收各有的一对升降压变压器，消除了电缆耦合导致的干扰，降低了轨道电路的复杂程度，并可突破原来zpw2000设备10公里的传输距离，可以减少甚至取消中继站。
附图说明
30.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
31.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本技术基于光通信的轨道电路工作方法较佳实施例的流程图示意图；
33.图2为本技术基于光纤通信的轨道电路系统的示意图；
34.图3为本技术室内通信主机较佳实施例的示意图；
35.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
36.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
37.本技术提供一种基于光通信的轨道电路工作方法。参照图1所示，为本技术基于光通信的轨道电路工作方法的实施例的方法流程示意图。该方法应用于基于光纤通信的轨道电路系统，该系统包括室内通信主机、室外发送单元及室外接收单元，室内通信主机通过光通信方式分别与室外发送单元和室外接收单元通信连接，基于光通信的轨道电路工作方法包括：
38.步骤s10：室内通信主机接收列控系统发送的编码信号，将所述编码信号以光通信方式发送至室外发送单元；
39.步骤s20：室外发送单元接收所述编码信号生成对应的音频信号，将所述音频信号发送至所述系统的钢轨；
40.步骤s30：室外接收单元从所述钢轨接收所述音频信号，根据所述音频信号生成轨道占用信息，将所述轨道占用信息以光通信方式发送至室内通信主机。
41.本实施例中，室内通信主机接收列控系统发送的轨道的编码信号(例如，载频编码信号)，将编码信号以光通信方式发送至室外发送单元，具体地，将编码信号转换成以太网信号，利用交换机将以太网信号转换为光信号，通过光通信方式(例如，光纤网络)将光信号发送至室外发送单元。通过光通信方式传输编码信号，相对于现有技术利用高压信号传输的方式，本技术大幅减少了线路的损耗，减少了现有技术中发送与接收各有的一对升降压变压器，消除了电缆耦合导致的干扰，并可突破原来zpw2000设备10公里的传输距离，可减少甚至取消中继站。
42.室外发送单元接收编码信号生成对应的音频信号，将音频信号发送至轨道电路系统的钢轨，具体地，室外发送单元收到编码信号后产生对应波形的音频信号(即音频电压信号)，通过信号匹配变压器，利用钢包铜线电缆发送到轨道(钢轨)。产生的波形遵循现有的铁路zpw2000标准，例如，室内通信主机发送的载频编码信号为0x01时，表示发送1701.4hz的载频信号，室内通信主机发送的低频编码信号为0x36时，表示信号的低频为10.3hz，信号调制深度固定为11hz，当接收到非法的编码信息时，发送29.0的低频编码保证行车安全。
43.室外接收单元从轨道电路系统的钢轨接收音频信号，根据音频信号生成轨道占用信息，并将轨道占用信息以光通信方式发送至室内通信主机。具体地，室外接收单元收到钢轨上经过接收变压器升压后的音频电压信号，对该信号进行解码后计算相应的轨道信号幅度，根据轨道信号幅度判断轨道上是否有列车占用，并将轨道信号幅度、编码信号及轨道占用信息以光通信方式发送至室内通信主机。进一步地，所述根据所述音频信号生成轨道占用信息，包括：
44.对所述音频信号进行解码，根据解码结果计算轨道信号幅度；
45.根据所述轨道信号幅度判断轨道的列车占用状态；
46.根据所述列车占用状态生成所述轨道占用信息。
47.对音频信号进行解码后，利用zfft算法计算得到对应的轨道信号幅度，根据预先
设定的阈值和轨道信号幅度判断轨道的列车占用状态，阈值可以根据实际场景设置，在此不做限定，当轨道信号幅度小于预设阈值时，判断为轨道为占用状态，否则判定为调整状态，根据列车占用状态生成轨道占用信息。
48.在一个实施例中，所述室内通信主机将所述轨道占用信息发送至所述列控系统。
49.室内通信主机可以按约定的格式把轨道占用信息和载频编码信息发送至列控系统，以使列控主机根据轨道占用信息进行发码控制。
50.在一个实施例中，所述方法还包括：所述室外发送单元上报所述室外发送单元对应的发送电路的电压值和电流值至所述室内通信主机，所述室外接收单元上报所述室外接收单元对应的接收电路的电压值和电流值至所述室内通信主机。
51.室外发送单元和室外接收单元除了与室内通信主机传递轨道的编码信号之外，室外发送单元还可以主动上报发送电路的电压值和电流值，以及室外发送单元对应的设备工作状态信息。
52.室外接收单元也可以主动上报接收电路的电压值和电流值，以及室外接收单元对应的设备工作状态信息，实现设备自诊断的目的。
53.参照图2所示，为本技术基于光纤通信的轨道电路系统的示意图。
54.基于光纤通信的轨道电路系统包括：室内通信主机、室外发送单元及室外接收单元，室内通信主机通过光通信方式分别与室外发送单元和室外接收单元通信连接；
55.所述室内通信主机，用于接收列控系统发送的编码信号，将所述编码信号以光通信方式发送至室外发送单元；及用于接收室外接收单元利用光通信方式发送的轨道占用信息；
56.所述室外发送单元，用于接收所述编码信号生成对应的音频信号，将所述音频信号发送至室外接收单元；
57.所述室外接收单元，用于接收所述音频信号，根据所述音频信号生成轨道占用信息，将所述轨道占用信息以光通信方式发送至室内通信主机。
58.本实施例中，列控系统与室内通信主机通信连接，可以理解的是，室内通信主机可以有多个，室内通信主机通过光纤网络分别与室外发送单元和室外接收单元通信连接，室外发送单元包括室外发码器、倒机单元和匹配变压器，该匹配变压器用于将信号转换为低压信号后传输至轨道电路，室外发送单元的匹配变压器与轨道电路通信连接。室外接收单元包括室外接收器和匹配变压器，该匹配变压器用于将轨道电路的低压信号升压后传输至室外接收器，室外接收单元的匹配变压器与轨道电路通信连接。通过利用数字光信号进行传输，可以减少数据干扰，以及减少缆线的部署。
59.在一个实施例中，所述室内通信主机还用于，将所述轨道占用信息发送至所述列控系统。
60.在一个实施例中，所述室外发送单元还用于，上报所述室外发送单元对应的发送电路的电压值和电流值至所述室内通信主机。
61.在一个实施例中，所述室外接收单元还用于，上报所述室外接收单元对应的接收电路的电压值和电流值至所述室内通信主机。
62.在一个实施例中，所述将所述编码信号以光通信方式发送至室外发送单元，包括：
63.将所述编码信号转换成以太网信号；
64.利用交换机将所述以太网信号转换为光信号；
65.通过光通信方式将所述光信号发送至室外发送单元。
66.在一个实施例中，所述根据所述音频信号生成轨道占用信息，包括：
67.对所述音频信号进行解码，根据解码结果计算轨道信号幅度；
68.根据所述轨道信号幅度判断轨道的列车占用状态；
69.根据所述列车占用状态生成所述轨道占用信息。
70.如图3所示，本技术实施例提供了一种室内通信主机，包括处理器111、通信接口112、存储器113和通信总线114，其中，处理器111，通信接口112，存储器113通过通信总线114完成相互间的通信，存储器113，用于存放计算机程序；
71.在本技术一个实施例中，处理器111，用于执行存储器113上所存放的程序时，实现如下步骤：
72.接收列控系统发送的编码信号，将所述编码信号以光通信方式发送至室外发送单元，以使所述室外发送单元根据所述编码信号生成音频信号及室外接收单元根据所述音频信号生成轨道占用信息；
73.接收所述室外接收单元利用光通信方式发送的所述轨道占用信息；
74.将所述轨道占用信息以光通信方式发送至室内通信主机。
75.本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如下步骤：
76.接收列控系统发送的编码信号，将所述编码信号以光通信方式发送至室外发送单元，以使所述室外发送单元根据所述编码信号生成音频信号及室外接收单元根据所述音频信号生成轨道占用信息；
77.接收所述室外接收单元利用光通信方式发送的所述轨道占用信息；
78.将所述轨道占用信息以光通信方式发送至室内通信主机。
79.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
80.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。