申请/专利权人：卡斯柯信号有限公司

申请日：2019-03-19

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN109884450B

主分类号：G01R31/52

分类号：G01R31/52;G01R31/54;G01R31/58;G01R25/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2019.08.20#实质审查的生效;2019.06.14#公开

摘要：本发明涉及一种检测应答器电缆状态的装置及方法，其中，所述装置包括信号采集模块、信号处理模块及判断分析模块，信号采集模块的输入为LEU的C接口，用于采集C6电压信号与C6电流信号，信号采集模块的输出端连接到所述信号处理模块的输入端，信号处理模块用于处理所述采集的C6电压信号与C6电流信号，并分别输出对应的方波信号，信号处理模块的输出端连接到所述判断分析模块的输入端，判断分析模块用于分析所述方波信号，并给出判断分析结果。与现有技术相比，本发明不仅能自适应的检测不同距离长度的电缆，还能检测出电缆的正常、开路及短路状态。

主权项：1.一种采用检测应答器电缆状态的装置的检测方法，所述装置包括信号采集模块、信号处理模块及判断分析模块，所述信号采集模块的输入为LEU的C接口，所述信号采集模块的输出端连接到所述信号处理模块的输入端，所述信号处理模块的输出端连接到所述判断分析模块的输入端；所述信号采集模块用于采集C6电压信号与C6电流信号；所述信号处理模块用于处理所述采集的C6电压信号与C6电流信号，并分别输出对应的方波信号；所述判断分析模块用于分析所述方波信号，并给出判断分析结果；所述方法包括：步骤1，采集C6电压信号与C6电流信号；步骤2，处理所述步骤1中采集的C6电压信号与C6电流信号；步骤3，判断电缆的距离长短，若判断为短距离电缆，则执行步骤4，若判断为长距离电缆，则执行步骤5；步骤4，分析短距离电缆的状态；步骤5，分析长距离电缆的状态；所述步骤2中的处理C6电压信号与C6电流信号，具体为：转换所述步骤1中采集的C6电压信号并输出对应的第一方波信号，同时转换所述步骤1中采集的C6电流信号并输出对应的第二方波信号和第三方波信号；所述步骤4中的分析短距离电缆的状态，具体包括：步骤4.1，检测是否存在第二方波信号，若检测不出第二方波信号，则判断所述短距离电缆为开路状态，否则执行步骤4.2；步骤4.2，计算第二方波信号的脉宽，将所述第二方波信号的脉宽与第二预设阈值进行比较，若所述第二方波信号的脉宽小于第二预设阈值，则判断所述短距离电缆为正常状态，若所述第二方波信号的脉宽大于或等于第二预设阈值，则判断所述短距离电缆为短路状态；所述步骤5中的分析长距离电缆的状态，具体包括：步骤5.1，根据第二方波信号和第三方波信号的前后差别间隔，比较电压相位与电流相位，若所述电压相位滞后电流相位，则判断所述长距离电缆为短路状态，若电压相位超前电流相位，则执行步骤5.2；步骤5.2，计算所述电压相位超前电流相位的时间宽度，将所述时间宽度与第三预设阈值进行比较，若所述时间宽度小于第三预设阈值，则判断所述长距离电缆为正常状态，若所述时间宽度大于或等于第三预设阈值，则判断所述长距离电缆为开路状态；所述步骤3中的判断电缆的距离长短，具体为：计算所述步骤2中的第一方波信号的脉宽，将所述第一方波信号的脉宽与第一预设阈值进行比较，若所述第一方波信号的脉宽小于第一预设阈值，则判断为短距离电缆，若所述第一方波信号的脉宽大于或等于第一预设阈值，则判断为长距离电缆。

全文数据：一种检测应答器电缆状态的装置及方法技术领域本发明涉及电缆检测技术领域，尤其是涉及一种检测应答器电缆状态的装置及方法。背景技术在高速铁路控制系统中，应答器传送信息的正确与否直接关系到高速列车的行车安全。应答器与列车控制中心的信息传输主要依靠LEU轨旁电子单元进行，应答器通过应答器电缆与LEU连接，在实际应用中，一旦应答器电缆发生故障，比如开路或短路，就会导致列车控制中心无法及时准确的接收到应答器信息，影响列车的控制及运行。因此需要对应答器电缆的状态进行检测以便及早排除故障，由于工程设计的复杂性，使得电缆距离长短在现场的差异很大，而传统的电缆状态检测技术主要存在以下缺陷：一、只能检测长距离电缆或短距离电缆，无法兼具检测长距离和短距离电缆。二、只能检测出正常与故障状态，无法区分长距离电缆开路和短距离电缆短路。发明内容本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种检测应答器电缆状态的装置及方法，不仅能自适应的检测不同距离长度的电缆，还能检测出电缆的正常、开路及短路状态。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种检测应答器电缆状态的装置，包括信号采集模块、信号处理模块及判断分析模块，所述信号采集模块的输入为LEU的C接口，所述信号采集模块的输出端连接到所述信号处理模块的输入端，所述信号处理模块的输出端连接到所述判断分析模块的输入端；所述信号采集模块用于采集C6电压信号与C6电流信号；所述信号处理模块用于处理所述采集的C6电压信号与C6电流信号，并分别输出对应的方波信号；所述判断分析模块用于分析所述方波信号，并给出判断分析结果。优选的，所述信号处理模块包括第一比较器、第二比较器和第三比较器，所述第一比较器用于转换所述C6电压信号并输出对应的第一方波信号，所述第二比较器用于转换所述C6电流信号并输出对应的第二方波信号，所述第三比较器用于转换所述C6电流信号并输出对应的第三方波信号。优选的，所述判断分析模块采用可编程逻辑器件。优选的，所述可编程逻辑器件为FPGA芯片。本发明还提供一种检测应答器电缆状态的方法，包括：步骤1，采集C6电压信号与C6电流信号；步骤2，处理所述步骤1中采集的C6电压信号与C6电流信号；步骤3，判断电缆的距离长短，若判断为短距离电缆，则执行步骤4，若判断为长距离电缆，则执行步骤5；步骤4，分析短距离电缆的状态；步骤5，分析长距离电缆的状态。进一步的，所述步骤2中的处理C6电压信号与C6电流信号，具体为：转换所述步骤1中采集的C6电压信号并输出对应的第一方波信号，同时转换所述步骤1中采集的C6电流信号并输出对应的第二方波信号和第三方波信号。进一步的，所述步骤3中的判断电缆的距离长短，具体为：计算所述步骤2中的第一方波信号的脉宽，将所述第一方波信号的脉宽与第一预设阈值进行比较，若所述第一方波信号的脉宽小于第一预设阈值，则判断为短距离电缆，若所述第一方波信号的脉宽大于或等于第一预设阈值，则判断为长距离电缆。进一步的，在判断为短距离电缆的情况下，所述步骤4中的分析短距离电缆的状态，具体包括：步骤4.1，检测是否存在第二方波信号，若检测不出第二方波信号，则判断所述短距离电缆为开路状态，否则执行步骤4.2；步骤4.2，计算第二方波信号的脉宽，将所述第二方波信号的脉宽与第二预设阈值进行比较，若所述第二方波信号的脉宽小于第二预设阈值，则判断所述短距离电缆为正常状态，若所述第二方波信号的脉宽大于或等于第二预设阈值，则判断所述短距离电缆为短路状态。进一步的，在判断为长距离电缆的情况下，所述步骤5中的分析长距离电缆的状态，具体包括：步骤5.1，根据第二方波信号和第三方波信号的前后差别间隔，比较电压相位与电流相位，若所述电压相位滞后电流相位，则判断所述长距离电缆为短路状态，若电压相位超前电流相位，则执行步骤5.2；步骤5.2，计算所述电压相位超前电流相位的时间宽度，将所述时间宽度与第三预设阈值进行比较，若所述时间宽度小于第三预设阈值，则判断所述长距离电缆为正常状态，若所述时间宽度大于或等于第三预设阈值，则判断所述长距离电缆为开路状态。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：一、能够自行判断电缆的距离长短，不需要另外添加其他附属设备，减少了安装维护难度。二、能够根据电缆的距离长短自适应进行电缆状态的分析，与传统方法相比，提高了电缆状态判断的准确性，同时能检测区分电缆的正常、开路和短路状态。三、本发明提供的检测方法基于比较器及可编程逻辑器件实现，实时性好，能够在短时间内对电缆的状态进行判断。附图说明图1为本发明的装置结构示意图；图2为本发明实施例的电路连接示意图；图3为本发明的方法流程示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。实施例如图1所示，一种检测应答器电缆状态的装置，包括信号采集模块、信号处理模块及判断分析模块，其中，信号采集模块的输入为LEU的C接口，信号采集模块的输出端连接到信号处理模块的输入端，信号处理模块的输出端连接到判断分析模块的输入端。信号采集模块用于采集C6电压信号与C6电流信号；信号处理模块用于处理所述采集的C6电压信号与C6电流信号，并分别输出对应的方波信号；判断分析模块用于分析方波信号，并给出判断分析结果。本实施例的装置电路连接关系如图2所示，应答器与LEU之间通过应答器电缆连接，LEU的C接口连接到信号采集模块，由信号采集模块采集C6电压信号和C6电流信号，信号采集模块中包括一个采样电阻R，采样电阻R的一端连接C6电流信号，另一端接地。信号处理模块包括第一比较器、第二比较器和第三比较器，第一比较器用于转换C6电压信号并输出对应的第一方波信号V-C6-REF，第二比较器用于转换C6电流信号并输出对应的第二方波信号V-C6，第三比较器用于转换C6电流信号并输出对应的第三方波信号I-C6。第一比较器、第二比较器和第三比较器的输出端均连接到判断分析模块采用FPGA芯片，用于对第一方波信号V-C6-REF、第二方波信号V-C6和第三方波信号I-C6进行计算分析。图3所示为基于本实施例装置的一种检测应答器电缆状态的方法，包括：步骤1，采集C6电压信号与C6电流信号；步骤2，处理所述步骤1中采集的C6电压信号与C6电流信号；步骤3，判断电缆的距离长短，若判断为短距离电缆，则执行步骤4，若判断为长距离电缆，则执行步骤5；步骤4，分析短距离电缆的状态；步骤5，分析长距离电缆的状态。其中，步骤2中处理C6电压信号与C6电流信号，具体过程为：转换C6电压信号并输出对应的第一方波信号V-C6-REF，同时转换C6电流信号并输出对应的第二方波信号V-C6和第三方波信号I-C6；步骤3中判断电缆的距离长短，具体过程为：计算第一方波信号V-C6-REF的脉宽，将V-C6-REF的脉宽与第一预设阈值进行比较，若V-C6-REF的脉宽小于第一预设阈值N-DOOR1，则判断为短距离电缆，若V-C6-REF的脉宽大于或等于第一预设阈值N-DOOR1，则判断为长距离电缆。步骤4中的分析短距离电缆的状态，具体包括：步骤4.1，检测是否存在第二方波信号V-C6，若检测不出V-C6，则判断短距离电缆为开路状态，否则执行步骤4.2；步骤4.2，计算第二方波信号V-C6的脉宽，将V-C6的脉宽与第二预设阈值N-DOOR2进行比较，若V-C6的脉宽小于第二预设阈值N-DOOR2，则判断短距离电缆为正常状态，若V-C6的脉宽大于或等于第二预设阈值N-DOOR2，则判断短距离电缆为短路状态。步骤5中的分析长距离电缆的状态，具体包括：步骤5.1，根据第二方波信号V-C6和第三方波信号I-C6的前后差别间隔，比较电压相位与电流相位，若电压相位滞后电流相位，则判断长距离电缆为短路状态，若电压相位超前电流相位，则执行步骤5.2；步骤5.2，计算电压相位超前电流相位的时间宽度，将该时间宽度与第三预设阈值进行比较，若时间宽度小于第三预设阈值N-DOOR3，则判断长距离电缆为正常状态，若时间宽度大于或等于第三预设阈值N-DOOR3，则判断长距离电缆为开路状态。本实施例提供的检测方法的原理包括三个方面，第一方面是判断电缆距离长短，第二方面是分析短距离电缆的状态，第三方面是分析长距离电缆的状态：一、当电缆距离比较短时，其整个电缆阻抗与互感线圈阻抗不完全匹配，导致C6电压信号偏小，当电缆距离比较长时，其整个电缆阻抗与互感线圈阻抗比较匹配，导致C6电压信号偏大，因此，通过计算C6电压信号对应方波信号V-C6-REF的脉宽，将该脉宽值与预设阈值N-DOOR1进行比较，即能判断电缆的距离长短；二、对于短距离电缆，开路状态时C6电流信号几乎为0，因此C6电流信号对应方波信号V-C6将无法被检测出，正常状态和短路状态时C6电流信号均存在，区别是短路时C6电流信号会非常大，因此通过计算C6电流信号对应方波信号V-C6的脉宽，将该脉宽与预设阈值N-DOOR2进行比较，即能判断电缆状态为正常还是短路；三、对于长距离电缆，短路状态时电压相位滞后电流相位，正常状态和开路状态时电压相位均超前电流相位，区别是开路时电压相位超前电流相位的时间宽度非常大，因此通过计算电压相位超前电流相位的时间宽度，将该时间宽度与预设阈值N-DOOR3进行比较，即能判断电缆状态为正常还是开路。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

权利要求：1.一种检测应答器电缆状态的装置，包括信号采集模块、信号处理模块及判断分析模块，所述信号采集模块的输入为LEU的C接口，所述信号采集模块的输出端连接到所述信号处理模块的输入端，所述信号处理模块的输出端连接到所述判断分析模块的输入端；所述信号采集模块用于采集C6电压信号与C6电流信号；所述信号处理模块用于处理所述采集的C6电压信号与C6电流信号，并分别输出对应的方波信号；所述判断分析模块用于分析所述方波信号，并给出判断分析结果。2.根据权利要求1所述的一种检测应答器电缆状态的装置，其特征在于，所述信号处理模块包括第一比较器、第二比较器和第三比较器，所述第一比较器用于转换所述C6电压信号并输出对应的第一方波信号，所述第二比较器用于转换所述C6电流信号并输出对应的第二方波信号，所述第三比较器用于转换所述C6电流信号并输出对应的第三方波信号。3.根据权利要求1所述的一种检测应答器电缆状态的装置，其特征在于，所述判断分析模块采用可编程逻辑器件。4.根据权利要求3所述的一种检测应答器电缆状态的装置，其特征在于，所述可编程逻辑器件为FPGA芯片。5.一种检测应答器电缆状态的方法，包括：步骤1，采集C6电压信号与C6电流信号；步骤2，处理所述步骤1中采集的C6电压信号与C6电流信号；步骤3，判断电缆的距离长短，若判断为短距离电缆，则执行步骤4，若判断为长距离电缆，则执行步骤5；步骤4，分析短距离电缆的状态；步骤5，分析长距离电缆的状态。6.根据权利要求5所述的一种检测应答器电缆状态的方法，其特征在于，所述步骤2中的处理C6电压信号与C6电流信号，具体为：转换所述步骤1中采集的C6电压信号并输出对应的第一方波信号，同时转换所述步骤1中采集的C6电流信号并输出对应的第二方波信号和第三方波信号。7.根据权利要求6所述的一种检测应答器电缆状态的方法，其特征在于，所述步骤3中的判断电缆的距离长短，具体为：计算所述步骤2中的第一方波信号的脉宽，将所述第一方波信号的脉宽与第一预设阈值进行比较，若所述第一方波信号的脉宽小于第一预设阈值，则判断为短距离电缆，若所述第一方波信号的脉宽大于或等于第一预设阈值，则判断为长距离电缆。8.根据权利要求6所述的一种检测应答器电缆状态的方法，其特征在于，所述步骤4中的分析短距离电缆的状态，具体包括：步骤4.1，检测是否存在第二方波信号，若检测不出第二方波信号，则判断所述短距离电缆为开路状态，否则执行步骤4.2；步骤4.2，计算第二方波信号的脉宽，将所述第二方波信号的脉宽与第二预设阈值进行比较，若所述第二方波信号的脉宽小于第二预设阈值，则判断所述短距离电缆为正常状态，若所述第二方波信号的脉宽大于或等于第二预设阈值，则判断所述短距离电缆为短路状态。9.根据权利要求6所述的一种检测应答器电缆状态的方法，其特征在于，所述步骤5中的分析长距离电缆的状态，具体包括：步骤5.1，根据第二方波信号和第三方波信号的前后差别间隔，比较电压相位与电流相位，若所述电压相位滞后电流相位，则判断所述长距离电缆为短路状态，若电压相位超前电流相位，则执行步骤5.2；步骤5.2，计算所述电压相位超前电流相位的时间宽度，将所述时间宽度与第三预设阈值进行比较，若所述时间宽度小于第三预设阈值，则判断所述长距离电缆为正常状态，若所述时间宽度大于或等于第三预设阈值，则判断所述长距离电缆为开路状态。

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