专利名称：应答器电缆检测系统及检测方法
技术领域：
本发明涉及铁路通信信号领域，特别涉及地面电子单元与应答器间的应答器电缆状态的检测系统与检测方法。
背景技术：
LEU (Lineside Electronic Unit,地面电子单元)、应答器是列车运行控制系统中必不可少的地面信号设备，本发明中所说的应答器具体特指有源应答器，也称为可变信息应答器，LEU与应答器之间通过应答器电缆相连接，实现室内LEU与室外钢轨上铺设的应答器通信。当LEU与应答器正常连接时，LEU可以通过应答器电缆将必要的列车运行信息传送给应答器，应答器通过电气耦合的方式将信息发送给应答器传输单元，但当LEU与应答器之间的电缆发生开路、短路故障时，应答器接收不到LEU的报文信息，将会发送存储于自身的默认报文信息，一般会导致列车停车，影响运输效率，因此，LEU与应答器间的电缆状态实时检测、电缆状态异常时的即时报警就显得非常重要。目前，应答器电缆检测的主要方法是在LEU侧安装一个电缆检测盒，在应答器电缆中串入电流传感器，同时还需要在电缆中并入传感器，LEU端的电缆检测盒通过分析电流、电压及相位及阻抗的变化来检测应答器电缆的状态，但是由于随着应答器电缆长度的增长，电缆上各点的电流、电压、相位、阻抗及衰减均不相同，当电缆末端发生开路、短路时，这种变化信息很难明显的反馈到LEU端的，所以这种检测方法的准确度一般都只能在2500m以内，而在实际应用中，LEU与应答器间电缆的最长应用已超过3km，因此在这种情况下使用该方法已不能对应答器电缆的状态进行检测，这种检测方法已不能满足实际应用的需求，达不到最长应用要求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种应答器电缆检测系统与检测方法，可以对超过3km长度的应答器电缆状态进行准确地判断。一种应答器电缆检测系统，用来检测地面电子单元与应答器之间的电缆状态，其特征在于，所述系统包括
检测�？椋挥谟Υ鹌鞫耍胗Υ鹌鞯缋挛怖虏⒘糜诖佑Υ鹌鞯缋轮谢袢∧芰浚缋录觳庑藕挪⑼ü鲇Υ鹌鞯缋路⑺透觳獯砟？椋�
检测处理�？椋挥诘孛娴缱拥ピ耍糜诖铀鲇Υ鹌鞯缋轮刑崛〉缋录觳庑藕牛⒏菟龅缋录觳庑藕偶觳馑鲇Υ鹌鞯缋碌淖刺⒔觳饨峁峁└蠹渡璞�。一种应答器电缆检测方法，所述方法包括
从应答器电缆上提取辅助能量信号，并对所述辅助能量信号进行处理；
基于所述辅助能量信号产生电缆检测信号，将所述电缆检测信号传回到应答器电缆
上；从所述应答器电缆中提取电缆检测信号，根据所述电缆检测信号判断应答器电缆是否正常。本发明的有益效果在于本发明提供的应答器电缆检测系统与检测方法，能够对3km以内及超过3km长度的应答器电缆的状态进行准确检测，同时显示应答器电缆的状态，并且该检测系统与方法的检测精度与应答器电缆的长度无关，可以满足最长应用需求，并且也不需要改变应答器电缆的原有性能，用较小的成本实现了高可靠性的应答器电缆状态检测的目的，从而使用户能够及早察觉应答器电缆异常，并尽快投入检修，提高了列车运行效率。
图I是本发明实施例一提供的应答器电缆检测系统的结构 图2是本发明实施例一提供的应答器电缆检测系统的详细结构示意图； 图3是本发明实施例一提供的应答器电缆检测系统中信号产生单元的电路原理 图4是本发明实施例一提供的应答器电缆检测系统中电缆状态显示单元的电路原理
图5是本发明实施例二提供的应答器电缆检测方法的流程 图6是本发明实施例二提供的应答器电缆检测方法的流程示例图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明确，下面结合本实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。在此，本发明的示意性实施方式及其说明主要用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。实施例一
本发明实施例提供了一种应答器电缆检测系统，用来检测地面电子单元与应答器之间的应答器电缆状态，其特征在于，所述系统包括检测�？椋挥谟Υ鹌鞫耍胗Υ鹌鞯缋挛怖虏⒘糜诖佑Υ鹌鞯缋轮谢袢∧芰浚缋录觳庑藕挪⑼ü鲇Υ鹌鞯缋路⑺透觳獯砟？椋患觳獯砟？椋挥诘孛娴缱拥ピ耍糜诖铀鲇Υ鹌鞯缋轮刑崛〉缋录觳庑藕牛⒏菟龅缋录觳庑藕偶觳馑鲇Υ鹌鞯缋碌淖刺⒔觳饨峁峁└蠹渡璞福�
其中，本发明所说的地面电子单元与应答器之间的应答器电缆除了包括地面电子单元与应答器之间的连接电缆外，还包括连接检测�？榈牡缋拢�
本发明实施例中的检测�？榭梢晕挥谟Υ鹌髦校ü员曜加Υ鹌鹘懈慕垢慕蟮挠Υ鹌骷淳弑冈谢」δ埽埠屑觳饽？榈墓δ埽换蛘呒觳饽？榛箍梢晕挥谟Υ鹌鞫耍嵌懒⒂谟Υ鹌鞯ザ来嬖冢壹觳饽？橛胗Υ鹌鞯缋挛怖虏⒘患觳獯砟？榭梢晕挥诘孛娴缱拥ピ校ü员曜嫉孛娴缱拥ピ懈慕垢慕蟮牡孛娴缱拥ピ淳弑冈谢」δ埽舶屑觳獯砟？榈墓δ埽换蛘呒觳獯砟？榛箍梢晕挥诘孛娴缱拥ピ耍懒⒂诘孛娴缱拥ピザ来嬖冢耸备眉觳獯砟？橛氲孛娴缱拥ピ嗔部梢灾苯佑胗Υ鹌鞯缋孪嗔痪咛迦缤糏所示，检测�？槲挥谟Υ鹌鞫耍懒⒂谟Υ鹌鳎觳獯砟？槲挥诘孛娴缱拥ピ小＝徊降模�2为本发明实例提供的应答器电缆检测系统的详细示意图，在本发明实施例中，检测模块位于应答器端，且独立于应答器，具体该检测�？榘ǖ谝桓衾氲ピ�11、能量提取单元12与信号产生单元13 ;检测处理�？槲挥诘孛娴缱拥ピ校嵌员曜嫉孛娴缱拥ピ懈慕玫降模慕蟮牡孛娴缱拥ピ唤霭浠」δ埽拱屑觳獯砟？榈墓δ埽咛甯眉觳獯砟？榘ǖ诙衾氲ピ�21、信号提取单元22与电缆状态判断单元23 ；
其中，第一隔离单元，用于将应答器电缆与检测模块的内部电路隔离，实现干扰隔离、雷电防护功能；具体的，第一隔离单元与能量提取单元、信号产生单元分别相连，在将能量提取单元从应答器电缆中提取辅助能量信号的同时，隔离上述辅助能量信号中的干扰信号，同时还实现信号产生单元产生的电缆检测信号的向外发送； 能量提取单元，用于从电缆中提取辅助能量信号，为产生电缆检测信号提供能量；并且该能量提取模块具体还包括稳压子单元与电源子单元，稳压子单元，用于对辅助能量信号进行直流转换，并提供过压防护功能，其中辅助能量信号在本发明中具体是指频率为8. 82kHz，幅值为l(T23Vpp的正弦波；电源子单元，用于将所述稳压子单元处理后的辅助能量信号进一步转化为检测�？槟诘墓┑绲缭矗�
信号产生单元，用于基于辅助能量信号产生电缆检测信号；其中该信号产生单元具体包括第一整形子单元、分频子单元、调制子单元与阻抗检测子单元，第一整形子单元，用于提取上述辅助能量信号的频率，具体本实施例中将正弦波的辅助能量信号转化为方波，并作为检测�？榈氖敝釉矗ㄖ芰啃藕诺钠德饰�8. 82kHz ;分频子单元，用于对提取得到的辅助能量信号的频率进行分频处理，确定电缆检测信号的主频率，具体在本实施例中，可以对频率8. 82kHz进行2分频、4分频、8分频…512分频、1024分频，并且根据需要可以选用8分频的1102. 5Hz或者16分频的551. 25Hz作为电缆检测信号的主频率；调制子单元，用于对电缆检测信号进行调制处理，具体可以采用512分频的17. 23Hz作为调制信号对电缆检测信号进行幅移键控调制，其中对电缆检测信号进行调制处理主要是为是尽量减小能量消耗；阻抗检测子单元，用于对应答器电缆的线路阻抗进行判别，根据线路阻抗不同发送不同幅值的电缆检测信号；
例如，在正常连接应答器时产生幅值为Vl的电缆检测信号，当应答器电缆开路时则产生幅值为V2的电缆检测信号，并且该V2信号三倍于Vl信号，当应答器电缆短路时则产生幅值为V3的电缆检测信号，该信号幅值为“0”V，即不产生电缆检测信号，由上可知，根据上述三种不同的线路阻抗可以产生三种幅值的电缆检测信号；
相应的，本发明实施例中的第二隔离单元也用于将应答器电缆与检测处理�？橹械哪诓康缏犯衾耄迪指扇鸥衾�、雷电防护功能；具体的，该第二隔离单元与信号提取单元相连，因此在信号提取单元从应答器电缆中提取电缆检测信号的同时，该第二隔离单元可以实现对回采的电缆检测信号的初步提�。�
信号提取单元，用于从电缆中提取电缆检测信号，并进行滤波、放大处理；其中该信号提取单元具体包括一级有源带通滤波子单元，用于滤除电缆检测信号中的辅助能量信号，并进行放大处理；二级有源带通放大子单元，用于进一步对电缆检测信号进行放大，在本发明实施例中，经过上述两级运算放大器，可以实现将电缆检测信号大约放大30倍；电缆状态判断单元，用于根据提取得到的电缆检测信号判别电缆状态；该电缆状态判断单元具体包括第二整形子单元、电压比较子单元与状态输出子单元，其中第二整形子单元，用于对放大后的电缆检测信号进行直流转化，转化后可以方便后级电缆状态的判别；电压比较子单元，用于判断电缆检测信号的电压幅值是否在预设的范围内，从而判断应答器电缆状态；状态输出子单元，用于输出电缆状态，具体本发明中采用LED指示灯和数字电平信号来输出应答器电缆的状态；
另外，当应答器电缆出现故障时，信号产生单元可能会无法产生电缆检测信号时，则信号提取单元也无法从电缆中提取电缆检测信号，此时电缆状态判断单元在进行电压幅值比较时可以将电缆检测信号的电压幅值看作为“0” V。具体的，在本发明实施例中，信号产生单元的实现电路原理如图3所示，辅助能量信号经R4、R5、R6、C1与C2组成的电路进行滤波处理后，再经施密特触发器进行整形处理，将正弦波的辅助能量信号转化为方波，然后再经分频器HC4040进行分频处理，再经图3中后续的元器件组成的电路进行幅移键控调制等处理，最后将电缆检测信号输出； 相应的，电缆状态判断单元的具体实现电路原理如图4所示，电缆检测信号经3R11、3R12、3R13与3C6组成的电路进行整形处理后，再经两个比较器进行电压幅值比较，当比较得到电压不在预设的范围内时，则通过状态显示灯进行报警处理，提示应答器电缆故障，当比较得到电压正常，在预设的范围内时，则通过状态显示灯提示应答器电缆正常，具体的，本发明实施例中通过两个比较器来实现对电压幅值的判断，当信号提取单元没有从应答器电缆中提取到电缆检测信号时，则电缆状态判断单元也没有收到电缆检测信号，因此将电缆检测信号的电压幅值看作为“0”V，所以经两个比较器比较得到电压幅值不在预设的范围内，因此提示应答器电缆故障，当信号提取单元有从应答器电缆中提取到电缆检测信号时，则电缆状态判断单元对上述电缆检测信号进行整形等处理后，再经过两个比较器对电压幅值比较，若在预设的范围内，则应答器电缆正常，若不在预设的范围内，则说明应答器电缆故障。本发明提供的应答器电缆检测系统能够对3km以内及超过3km长度的应答器电缆的状态进行准确检测，同时显示应答器电缆的状态，并且该检测系统与方法的检测精度与应答器电缆的长度无关，可以满足最长应用需求，并且也不需要改变应答器电缆的原有性能，用较小的成本实现了高可靠性的应答器电缆状态检测的目的，从而使用户能够及早察觉应答器电缆异常，并尽快投入检修，提高了列车运行效率。
实施例二
本发明实施例提供了一种应答器电缆检测方法，可以对超过3km的应答器电缆状态进行准确地检测，如图5所示，该检测方法包括
51:从应答器电缆上提取辅助能量信号，并对所述辅助能量信号进行处理；
52:基于所述辅助能量信号产生电缆检测信号，并将所述电缆检测信号传回到应答器电缆上；
S3:从所述应答器电缆中提取电缆检测信号，根据所述电缆检测信号判断应答器电缆是否正常。其中在本发明实施例步骤SI中，对辅助能量信号进行处理具体是指对辅助能量信号进行直流转换，并进行稳压处理，再进一步将上述辅助能量信号转化为检测模块内的供电电源；
在步骤S2中，基于辅助能量信号产生电缆检测信号的方法具体为提取辅助能量信号的频率，并进行分频处理，确定电缆检测信号的主频率，再通过幅移键控调制等处理形成电缆检测信号；
在本发明实施例的步骤S3中，判断应答器电缆是否正常的方法具体为
判断是否能从应答器电缆中提取到电缆检测信号，若否，则应答器电缆故障；
若是，则判断上述提取得到的电缆检测信号的电压幅值是否在预设的范围内，若是，则说明应答器电缆正常，否则应答器电缆故障。具体的，本发明所说的地面电子单元与应答器之间的应答器电缆除了包括地面电子单元与应答器之间的连接电缆外，还包括连接检测�？榈牡缋拢嗔觳饽？榈挠Υ鹌� 电缆和LEU与应答器之间的应答器电缆的交接处称为接线盒，因此上述应答器电缆具体可以分为三部分，LEU与接线盒之间的电缆为被测电缆I，接线盒与应答器之间的电缆为被测电缆2，接线盒与检测模块之间的电缆为被测电缆3 ；
在本发明中，对应答器电缆进行检测是指对这三段电缆均进行检测，只要其中任意一部分出现问题，则提示应答器电缆故障，从而提高了安全性，并且判断这三部分电缆的状态是不分先后顺序的，直接根据电缆检测信号的有无及电缆检测信号的电压幅值的高低来判断电缆的状态，无论哪部分电缆发生短路或是开路，都提示应答器电缆故障，但为了便于说明该检测流程，下面仅以如图6所示的检测为例进行说明，但不用于限定检测方法，具体步骤如下
步骤31，判断LEU与接线盒之间的连接电缆是否正常，若正常，则进一步对电缆状态判别，执行步骤32 ;若开路或是短路，则提示应答器线缆故障；
在本实施例步骤31中的判断方式具体为判断能否接收到电缆检测信号；因为当LEU与接线盒间的电缆发生开路或是短路时，检测�？椴荒芙邮誏EU发送的辅助能量信号，无法提取电源工作，也无法产生电缆检测信号，因此检测处理�？橐参薹ń邮盏缋录觳庑藕牛刺崾居Υ鹌鞯缋鹿收希盠EU与接线盒间的电缆正常连接，则执行步骤32。步骤32，判断接线盒与应答器之间的连接电缆是否正常，若正常，进一步对电缆状态判别，执行步骤33 ;若开路或是短路，则提示应答器线缆故障；
步骤32的判断具体方式为判断能否接收到电缆检测信号以及接收到的电缆检测信号的电压幅值是否在预设的范围内；因为当接线盒与应答器间的电缆发生开路，线路阻抗瞬间升高，检测�？榻邮誏EU发送的辅助能量信号后正常工作，但由于线路阻抗升高，产生的电缆检测信号的电压幅值加大3倍以上，因此此时LEU接收到电缆检测信号比正常连接时的电缆检测信号增大三倍以上，在LEU端检测到电缆检测信号的电压幅值达到饱和，不在预设的范围内，即提示应答器线缆故障；而当接线盒与应答器间的电缆发生短路，检测�？椴荒芙邮誏EU发送的辅助能量信号，无法提取电源工作，也无法产生电缆检测信号，因而LEU无法接收电缆检测信号，即提示应答器线缆故障；当应答器接线盒与应答器间的电缆正常连接，进一步对电缆状态判别，执行步骤33。步骤33，判断接线盒与检测模块之间的连接电缆是否正常，若正常，提示电缆正常；若开路或是短路，则提示应答器线缆故障；步骤33的具体判别方式为判断能否接收到电缆检测信号；因为当接线盒与检测�？榧涞牡缋路⑸坊蚨搪肥保淙籐EU与应答器连接正常，但检测模块不能接收LEU发送的辅助能量信号，无法提取电源工作，同样无法产生电缆检测信号，LEU也无法接收电缆检测信号，即提示应答器线缆故障；当接线盒与检测�？榧涞牡缋抡Ａ樱捎谌啡瞎齃EU与接线盒间电缆正常且接线盒与应答器间电缆正常，则提示应答器电缆正常。在本发明中，应答器电缆的任意部分开路或是短路，都能准确的检测出来，提示应答器电缆故障，从而保障了列车的行车安全，并且本发明提示应答器电缆正常或故障具体可以通过指示灯显示，同时也向后级设备提供检测结果的直流电信号，便于后级设备进一步数字处理、用软件显示结果等。本发明提供的应答器电缆检测系统与检测方法，能够对3km以内及超过3km长度的应答器电缆的状态进行准确检测，同时显示应答器电缆的状态，并且该检测系统与方法的检测精度与应答器电缆的长度无关，可以满足目前国内、国际任何长度应答器电缆的检测，并且也不需要改变应答器电缆的原有性能，用较小的成本实现了高可靠性的应答器电缆状态检测的目的，可以实时检测并报警，从而使用户能够及早察觉应答器电缆异常，并尽 快投入检修，提高了列车运行效率。总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种应答器电缆检测系统，用来检测地面电子单元与应答器之间的应答器电缆状态，其特征在于，所述系统包括 检测�？椋挥谟Υ鹌鞫耍胗Υ鹌鞯缋挛怖虏⒘糜诖铀鲇Υ鹌鞯缋轮谢袢∧芰浚缋录觳庑藕挪⑼ü鲇Υ鹌鞯缋路⑺透觳獯砟？椋� 检测处理�？椋挥诘孛娴缱拥ピ耍糜诖铀鲇Υ鹌鞯缋轮刑崛〉缋录觳庑藕牛⒏菟龅缋录觳庑藕偶觳馑鲇Υ鹌鞯缋碌淖刺⒔觳饨峁峁└蠹渡璞�。
2.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述检测�？槎懒⒂谟Υ鹌鳎胗Υ鹌鞯缋挛怖虏⒘蛘呶挥谒鲇Υ鹌髦校凰黾觳獯砟？槲挥诘孛娴缱拥ピ校蛘叨懒⒂谒龅孛娴缱拥ピ�。
3.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述检测�？榘� 第一隔离单元，用于将应答器电缆与检测�？榈哪诓康缏犯衾耄迪指扇鸥衾牒屠椎绶阑すδ埽� 能量提取单元，用于从所述应答器电缆中提取辅助能量信号，为产生电缆检测信号提供能量； 信号产生单元，用于基于所述辅助能量信号产生电缆检测信号。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述能量提取单元具体包括 稳压子単元，用于对所述辅助能量信号进行直流转换，并提供过压防护功能； 电源子単元，用于将所述稳压子単元处理后的辅助能量信号进ー步转化为检测�？槟诘墓┑绲缭础�
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述信号产生单元具体包括 第一整形子単元，用于提取所述辅助能量信号的频率； 分频子单元，用于对所述提取得到的频率进行分频处理，确定电缆检测信号的主频率； 调制子単元，用于对电缆检测信号进行调制处理； 阻抗检测子単元，用于对所述应答器电缆的线路阻抗进行判別，井根据线路阻抗不同发送不同幅值的电缆检测信号。
6.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述检测处理�？榫咛灏� 第二隔离单元，用于将应答器电缆与检测处理模块中的内部电路隔离，实现干扰隔离和雷电防护功能； 信号提取单元，用于从所述应答器电缆中提取电缆检测信号，并进行滤波、放大处理； 电缆状态判断単元，用于根据所述电缆检测信号判断应答器电缆的状态。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述信号提取单元具体包括 一级有源带通滤波子単元，用于滤除所述提取得到的电缆检测信号中的辅助能量信号，同时进行放大处理； ニ级有源带通放大子单元，用于进ー步对所述电缆检测信号进行放大处理。
8.如权利要求6所述的原理，其特征在于，所述电缆状态判断単元具体包括 第二整形子単元，用于对放大后的电缆检测信号进行直流转化； 电压比较子单元，用于判断所述电缆检测信号的电压幅值是否在预设的范围内，从而判断应答器电缆状态；状态输出子単元，用于输出所述应答器电缆的状态。
9.ー种应答器电缆检测方法，其特征在于，所述方法包括 从应答器电缆上提取辅助能量信号，并对所述辅助能量信号进行处理； 基于所述辅助能量信号产生电缆检测信号，将所述电缆检测信号传回到应答器电缆上； 从所述应答器电缆中提取电缆检测信号，根据所述电缆检测信号判断应答器电缆是否正常。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对辅助能量信号进行处理的操作具体为 对所述辅助能量信号进行直流转换，并进行稳压处理，再将所述稳压处理后的辅助能量信号进ー步转化为检测�？槟诘墓┑绲缭�。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于辅助能量信号产生电缆检测信号的方法具体为 提取所述辅助能量信号的频率； 对所述提取得到的频率进行分频处理，确定电缆检测信号的主频率，再通过幅移键控调制等处理形成电缆检测信号。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述判断应答器电缆是否正常的方法具体为 判断是否能从应答器电缆中提取到电缆检测信号，若否，则应答器电缆故障； 若是，则判断所述提取得到的电缆检测信号的电压幅值是否在预设的范围内，若是，则说明应答器电缆正常，否则应答器电缆故障。
全文摘要
本发明公开了一种应答器电缆检测系统与检测方法，用来检测地面电子单元与应答器之间的电缆状态，包括检测�？椋挥谟Υ鹌鞫耍糜诖佑Υ鹌鞯缋轮谢袢∧芰浚缋录觳庑藕挪⑼üΥ鹌鞯缋路⑺透觳獯砟？椋患觳獯砟？椋挥诘孛娴缱拥ピ耍糜诖佑Υ鹌鞯缋轮刑崛〉缋录觳庑藕牛莸缋录觳庑藕偶觳庥Υ鹌鞯缋碌淖刺⒔觳饨峁峁└蠹渡璞�。本发明能够对3km以内及超过3km长度的应答器电缆状态进行准确检测，且检测精度与应答器电缆的长度无关，可以满足最长应用需求，也不需要改变应答器电缆的原有性能，用较小的成本实现了高可靠性的应答器电缆状态检测的目的，从而使用户能及早察觉应答器电缆异常，提高列车运行效率。
文档编号G01R31/02GK102818968SQ20121032893
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者刘浩, 刘星宇 申请人:北京交大思诺科技有限公司
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