CN212031662U - Zpw2000a轨道电路测试验证平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种ZPW2000A轨道电路测试验证平台，包括固定设置于一固定框架上的用于对ZPW2000A轨道电路进行测试的实物设备和与各所述实物设备连接的用于采集各所述实物设备工作状态数据的采集处理器，所述采集处理器连接一数据库，所述采集处理器将采集到的数据存储到所述数据库中，各所述实物设备封装于独立的金属面板中，各所述金属面板拼接于所述固定框架的框体上，实现各所述实物设备在所述固定框架上的模块化集成。本实用新型将各实物设备以模块化方式集成在同一固定框架上，提高了轨道电路测试的便利性，并且大幅降低了轨道电路性能测试的成本。

Description

ZPW2000A轨道电路测试验证平台

技术领域

本实用新型涉及轨道电路测试技术领域，具体涉及一种ZPW2000A轨道电路测试验证平台。

背景技术

轨道电路是由钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路，用于自动、连续检测线路(轨道交通线路)是否被机车车辆占用，也用于控制信号装置或转辙装置，以保证行车安全的设备。ZPW2000A轨道电路是中国国家铁路最主要的一种轨道电路制式。轨道电路的工作原理为，在钢轨上通以一定的电流，当有列车占用轨道区段时，该电流被分路(比如被分流到列车的车轴上)，因此可以依照接收端的电流情况实现对列车是否占用轨道区段的检查。

目前，在现场使用中发现，ZPW2000A轨道电路还存在一些性能需要优化的地方，所以在ZPW2000A轨道电路大规模投入使用之前，还需要对ZPW2000A轨道电路进行必要的实验测试。现有的轨道电路测试方法有以下两种：

一是通过配置完整的ZPW2000A轨旁设备和接口/继电器控制电路在真实的钢轨上进行测试验证或者在模拟钢轨的特性的接线箱上测试验证；

二是通过设计仿真软件模拟ZPW2000A轨道电路的特性进行场景实验。

但是上述第一种现有方法存在以下缺陷：

一是测试成本高。开展相关的轨道电路测试验证需要大量的设备投入，比如建设铁路线路、采用大量的路用安全型继电器等。

二是由于测试验证完全依赖于实物设备，实验环境很难触发设备的故障模式，因此难以开展轨道电路的故障研究和实验。

三是实验整体的扩展性较差。如果线路环境需要改变，那么在实验测试中可能需要调整大量的接口/继电器电路，非常不方便。

四是由于实物仿真缺少相应的界面显示，所以测试过程和测试结果无法直观地显示给测试人员。

第二种现有方法存在以下缺陷：

软件仿真不能客观反映轨道电路真实的电气特性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种ZPW2000A轨道电路测试验证平台，通过将各实物设备以模块化集成方式集成在同一固定框架上，提高了轨道电路测试的便利性，并且大幅降低了轨道电路性能测试的成本。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种ZPW2000A轨道电路测试验证平台，包括固定设置于一固定框架上的用于对ZPW2000A轨道电路进行测试的实物设备和与各所述实物设备连接的用于采集各所述实物设备工作状态数据的采集处理器，所述采集处理器连接一数据库，所述采集处理器将采集到的数据存储到所述数据库中，

各所述实物设备封装于独立的金属面板中，各所述金属面板拼接于所述固定框架的框体上，实现各所述实物设备在所述固定框架上的模块化集成，所述实物设备包括：

轨道电路发送器、轨道电路接收器、衰耗器、主控设备、防雷网络盘、模拟钢轨和调谐装置，所述轨道电路发送器、所述轨道电路接收器和所述衰耗器分别通过板卡与所述主控设备连接，

所述轨道电路发送器、所述轨道电路接收器和所述衰耗器通过所述防雷网络盘与所述模拟钢轨、所述调谐装置连接，

所述板卡固定设置在板卡架上，所述板卡架固定设置在所述固定框架的所述框体上；

所述主控设备还连接一上位机，用于将针对所述轨道电路的测试数据发送给所述上位机作进一步的数据分析、处理。

作为本实用新型的一种优选方案，所述采集处理器与各所述实物设备通过CAN总线连接。

作为本实用新型的一种优选方案，各所述板卡与所述主控设备通过串行总线连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述板卡上设置有故障测试开关。

作为本实用新型的一种优选方案，各所述实物设备间、和/或各所述实物设备与所述采集处理器间、和/或各所述板卡与所述主控设备间、和/或各所述板卡与各所述实物设备之间通过可插拔的接线栓实现相互连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述板卡包括节点驱动板卡，所述节点驱动板卡连接所述主控设备，各所述实物设备连接在所述节点驱动板卡上的对应驱动接口上，所述主控设备通过控制所述驱动接口的信号通断进而实现对各所述实物设备的驱动控制。

作为本实用新型的一种优选方案，所述板卡包括通道切换板卡，所述通道切换板卡连接所述主控设备，各所述实物设备连接在所述通道切换板卡上的对应通道接口上，所述主控设备通过切换所述通道切换板卡上的通道接口进而实现对各所述实物设备工作通道的切换。

作为本实用新型的一种优选方案，所述板卡包括节点采集板卡，所述节点采集板卡连接所述主控设备，各所述实物设备连接在所述节点采集板卡上的对应采集接口上，所述主控设备通过控制所述采集接口的信号通断进而实现对各所述实物设备工作状态的采集控制。

作为本实用新型的一种优选方案，所述采集处理器的具体型号为Genuine Intel(R)@1.2GHz。

作为本实用新型的一种优选方案，所述主控设备包括NXP i.MX RT1052微处理器、FPGA可编程逻辑器件以及COMS数字逻辑器件中的任意一种或多种。

本实用新型将各实物设备以模块化方式集成在同一固定框架上，提高了轨道电路测试的便利性，并且大幅降低了轨道电路性能测试的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型一实施例所述的ZPW2000A轨道电路测试验证平台的结构示意图；

图2是所述轨道电路测试验证平台所作的测试结果显示于上位机的示意图；

图3是所述节点驱动板卡的结构示意图；

图4是所述通道切换板卡的结构示意图；

图5是所述节点采集板卡的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

请参照图1，本实用新型一实施例提供的ZPW2000A轨道电路测试验证平台，包括固定设置于一固定框架1上的用于对ZPW2000A轨道电路进行测试的实物设备和与各实物设备连接的用于采集各实物设备工作状态数据的采集处理器2，采集处理器2连接一数据库，采集处理器将采集到的数据存储到一数据库中。

固定框架1的框体结构优选由铝型材制成，固定框架1的金属面板11拼接在框体12上；各实物设备封装在金属面板11中，金属面板11的外露面111上设置有相应的接口，这些接口实现各实物设备间的数据通信以及实现各实物设备与其他设备比如主控设备等的连接。

实物设备包括：

轨道电路发送器3、轨道电路接收器4、衰耗器5、主控设备6、防雷网络盘7、模拟钢轨8和调谐装置9，轨道电路发送器3、轨道电路接收器4和衰耗器5分别通过板卡10与主控设备6通信连接，

轨道电路发送器3、轨道电路接收器4和衰耗器5通过防雷网络盘7与模拟钢轨8、调谐装置9通信连接，

板卡10固定设置在板卡架20上，板卡架20固定设置在固定框架1的框体12上；

主控设备6还连接一上位机13，用于将针对轨道电路的测试数据发送给上位机13作进一步的数据分析、处理。轨道电路测试验证平台作出的测试结果显示于上位机13上的示意图请参见图2。由图2可知，轨道电路测试验证平台的测试结果显示界面包括按键区100、绘图区200、通信数据区300、接口区400和预留功能区500。

主控设备6和板卡10之间还优选连接有一电源单元14，电源单元14用于为板卡10或主控设备6提供工作电源。

上述技术方案中，各实物设备、采集处理器、卡板和上位机组成的ZPW2000A轨道电路测试验证平台可实现对ZPW2000A轨道电路的性能测试。本实用新型提供的ZPW2000A轨道电路测试验证平台主要具备以下功能：

1、发送电码功能。平台能够根据控制逻辑实现FSK信号依据动态的低频选择发送，并产生发送报警继电器的励磁条件。

2、接收电码功能。平台能接收到相应电码，并依据接收信号使轨道继电器动作并对轨道状态进行数据采集。

3、设备冗余及报警功能。平台具备针对ZPW2000A轨道电路的各种冗余措施，在设备故障下相应部分的报警继电器和移频总报警继电器的励磁条件会进行变化。

4、改方功能。平台具备ZPW2000A轨道电路的改变区间运行方向的功能。

以上平台功能的实现方式为独立实现方式。平台的上述四项功能可以通过硬件部分独立实现。另外平台在不依赖硬件条件下，软件部分可脱机仿真。平台上述四项功能可以在软件和硬件之间相互协调。

平台软件部分在硬件接入条件下，硬件部分可以自主选择被配置为软件中区间的任意区段，但软件部分必须可靠下发仿真环境中与硬件相邻的区段的数据，协助硬件的低频编码。

另外，平台软件部分在硬件接入条件下，软件部分相应区段发送电码由硬件部分的发送电码功能接管(即软件无权模拟相应区段的占用)，软件必须客观反映硬件部分发送的高频、1/2型、低频选择、主备FBJ条件、YBJ条件。

平台软件部分在硬件接入条件下，软件部分相应区段接收电码由硬件部分的接收电码功能接管，软件必须客观反映硬件部分接收的小轨1/2型选择、主备JB条件、GJ条件和光带情况。

平台软件部分在硬件接入条件下，硬件部分相应区段区间改方应由软件部分的改方接管，硬件部分必须依据软件进行改方设置。

为了确保平台的工作正常，平台软件和硬件部分的数据应具有同样的数据配置方式、结构，保证在硬件接入方式下平台的正常工作。

对于区间类的数据的数据配置方式为：区段对象的ID索引序列，YBJ移频总报警继电器，方向继电器，+1冗余的发送器对象索引。

对于区段类的数据的数据配置方式为：区段的ID，发送器对象索引，主备2个接收器对象索引，通过信号机，小轨占用设置，主轨占用设置。

对于发送器类的数据的数据配置方式为：发送器载频输出，低频输出、1/2型码输出、FBJ发送报警继电器励磁条件输出，正反向运行时控制低频选择时要检索的相邻区段，故障设置。

对于接收器类的数据的数据配置方式为：接收器的载频选择、1/2型码选择，小轨1/2型条件，GJ继电器励磁条件输出、JB励磁条件输出，本接收器输出的XG给相邻区段的小轨条件、收到的小轨条件、正反向运行时XGJ小轨检查信号通道，故障设置。

对于联锁接口数据的数据配置方式为：进站信号机组合内各个继电器通过排路/取消函数来改变状态。

对于信号类数据的数据配置方式为：通过信号机显示相应的灯色来区分信号类型。

作为一种优选方案，采集处理器与各实物设备通过CAN总线实现通讯连接。

各板卡与主控设备优选通过串行总线连接。

为了对ZPW2000A轨道电路的故障测试，优选地，在每个板卡上设置有故障测试开关，测试人员只需要拨动该故障测试开关，即可控制板卡与主控设备的连接状态(接通或断开)，进而控制轨道电路发送器、或轨道电路接收器或衰耗器等的连接状态，以模拟轨道电路出现故障的情况。

作为另外一种故障模拟方式，优选地，各实物设备间、和/或各实物设备与采集处理器之间、和/或各板卡与主控设备之间、和/或各板卡与各实物设备之间通过可插拔的接线栓实现相互连接。测试人员可通过插拔接线栓模拟故障环境。

请参照图3-图5，本实用新型提供的轨道电路测试验证平台上集成了三类继电接口的办卡，分别为节点驱动板卡、通道切换板卡和节点采集板卡。板卡受主控设备的控制，可以实现对各实物设备的逻辑驱动、工作通道切换以及工作状态采集功能。

具体地，请参照图3，节点驱动板卡连接主控设备6，各实物设备连接在节点驱动板卡上的对应驱动接口101上。主控设备6通过串行总线102向节点驱动板卡上的控制芯片103下达驱动指令，控制芯片103对驱动指令进行数据处理后(比如数字信号转模拟信号处理)，将驱动信号经隔离电路104输出到继电器105上，继电器105根据接收到的驱动信号控制相应的驱动接口101获得驱动电流，然后对外驱动相应的实物设备工作。节点驱动板卡上的供电接口106外接供电电源。

请参照图4，通道切换板卡连接主控设备6，各实物设备连接在通道切换板卡上的对应通道接口201上，主控设备6通过切换通道切换板卡上的通道接口201进而实现对各实物设备工作通道的切换。具体地，主控设备6通过串行总线202向通道切换板卡上的控制芯片203下达通道切换指令，控制芯片203对通道切换指令进行数据处理后，将通道切换指令经隔离电路204输出到继电器205上，继电器205根据接收到的通道切换信号对通道接口201进行切换，进而实现对各实物设备工作通道的切换。通道切换板卡上的供电接口206连接外接电源。

请参照图5，节点采集板卡连接主控设备6，各实物设备连接在节点采集板卡上的对应采集接口301上。节点采集板卡用于向主控设备6反馈各实物设备的工作状态信息。具体地，主控设备6向节点采集板卡上的控制芯片302下达工作状态采集指令，控制芯片302根据接收到的工作状态采集指令控制继电器303连接相应的采集接口301，使得相应的实物设备的工作状态信息逆向通过该采集接口301并经隔离电路304、控制芯片302，再由串行总线305发回给主控设备6。如果采集到实物设备工作异常，控制芯片302还将触发报警电路306进行提示报警。报警方式包括声光报警。节点采集板上的供电接口307外接供电电源。

作为一种优选方案，采集处理器的具体型号为Genuine Intel(R)@1.2GHz。

主控设备优选为型号为NXP i.MX RT1052微处理器。更优选地，采用双主控设备，双主控设备包括NXP i.MX RT1052微处理器和FPGA可编程逻辑器件。

本实用新型实施例提供的ZPW2000A轨道电路测试验证平台对ZPW2000A轨道电路进行测试的原理简述如下：

测试人员通过上位机向主控设备下达测试指令，主控设备根据测试指令通过板卡向相应的实物设备，比如轨道电路发送器、轨道电路接收器、衰减器等输出测试信号，相关的实物设备根据接收到的测试信号执行相应的测试动作，并通过主控设备将测试结果反馈给上位机显示给测试人员。

综上，本实用新型提供的ZPW2000A轨道电路测试验证平台具有以下有益效果：

1、采用模块集成化方式将轨道电路测试所需的实物设备集成在一起，有效提高了轨道电路测试的便利性，并且大幅降低了轨道电路的测试成本。

2、通过设置故障点(比如在板卡上设置故障测试开关，各实物设备间通过可插拔的接线栓连接等)，可为轨道电路测试提供故障环境，便于开展轨道电路故障诊断和综合运维的测试、研究。

3、通过外接上位机直观显示轨道电路的测试过程和测试结果，以及直观显示轨道电路测试的电气测量监测点，有利于更为直观地反映轨道电路的测试情况和电气参数，使得测试人员对整个测试过程一目了然。

4、通过模块化设计，提高了测试验证平台的可扩展性，测试人员可根据测试需要增减测试模块，测试过程更加方便。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (10)

1.一种ZPW2000A轨道电路测试验证平台，其特征在于，包括固定设置于一固定框架上的用于对ZPW2000A轨道电路进行测试的实物设备和与各所述实物设备连接的用于采集各所述实物设备工作状态数据的采集处理器，所述采集处理器连接一数据库，所述采集处理器将采集到的数据存储到所述数据库中，

各所述实物设备封装于独立的金属面板中，各所述金属面板拼接于所述固定框架的框体上，实现各所述实物设备在所述固定框架上的模块化集成，所述实物设备包括：

轨道电路发送器、轨道电路接收器、衰耗器、主控设备、防雷网络盘、模拟钢轨和调谐装置，所述轨道电路发送器、所述轨道电路接收器和所述衰耗器分别通过板卡与所述主控设备连接，

所述轨道电路发送器、所述轨道电路接收器和所述衰耗器通过所述防雷网络盘与所述模拟钢轨、所述调谐装置连接，

所述板卡固定设置在板卡架上，所述板卡架固定设置在所述固定框架的所述框体上；

所述主控设备还连接一上位机，用于将针对所述轨道电路的测试数据发送给所述上位机作进一步的数据分析、处理。

2.如权利要求1所述的轨道电路测试验证平台，其特征在于，所述采集处理器与各所述实物设备通过CAN总线连接。

3.如权利要求1所述的轨道电路测试验证平台，其特征在于，各所述板卡与所述主控设备通过串行总线连接。

4.如权利要求1所述的轨道电路测试验证平台，其特征在于，所述板卡上设置有故障测试开关。

5.如权利要求1所述的轨道电路测试验证平台，其特征在于，两两所述实物设备之间、和/或各所述实物设备与所述采集处理器之间、和/或各所述板卡与所述主控设备之间、和/或各所述板卡与各所述实物设备之间通过可插拔的接线栓实现相互连接。

6.如权利要求1所述的轨道电路测试验证平台，其特征在于，所述板卡包括节点驱动板卡，所述节点驱动板卡连接所述主控设备，各所述实物设备连接在所述节点驱动板卡上的对应驱动接口上，所述主控设备通过控制所述驱动接口的信号通断进而实现对各所述实物设备的驱动控制。

7.如权利要求1所述的轨道电路测试验证平台，其特征在于，所述板卡包括通道切换板卡，所述通道切换板卡连接所述主控设备，各所述实物设备连接在所述通道切换板卡上的对应通道接口上，所述主控设备通过切换所述通道切换板卡上的通道接口进而实现对各所述实物设备工作通道的切换。

8.如权利要求1所述的轨道电路测试验证平台，其特征在于，所述板卡包括节点采集板卡，所述节点采集板卡连接所述主控设备，各所述实物设备连接在所述节点采集板卡上的对应采集接口上，所述主控设备通过控制所述采集接口的信号通断进而实现对各所述实物设备工作状态的采集控制。

9.如权利要求1所述的轨道电路测试验证平台，其特征在于，所述采集处理器的具体型号为Genuine Intel（R）@1.2GHz。

10.如权利要求1所述的轨道电路测试验证平台，其特征在于，所述主控设备包括NXPi.MX RT1052微处理器、FPGA可编程逻辑器件以及COMS数字逻辑器件中的任意一种或多种。

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