一种基于冗余数据的轨道电路监控方法及系统

技术领域

本发明涉及室外监测设备对轨道电路的实时监测技术领域，具体涉及一种基于冗余数据的轨道电路监控方法及系统。

背景技术

室外监测设备主要实现对轨道电路道碴电流的实时监测，为现场维护提供参考依据，可对小轨道信号电流异常，道床电阻恶化等故障给出报警，实现快速定位故障点。随着室外监测技术的广泛应用，对室外监测设备的性能要求也越来越高，高安全性、高可靠性已成为室外监测设备必不可少的指标。

可现场出现轨道电路电流正常，室外监测设备因干扰等原因导致电流信号检测出现异常，微机监测软件以室外监测设备上传数据为依据，判定现场轨道电路电流异常从而提示报警。此报警为现场采集设备故障造成的误报警，影响轨道电路的正常判断。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有轨道电路监控方法存在因室外监测设备因干扰等原因导致电流信号检测出现异常而导致误报警，造成监测判断不精准，影响轨道电路的正常判断等问题。本发明目的在于提供一种基于冗余数据的轨道电路监控方法及系统，针对现场轨道电路存在误报警的情况，室外监测设备冗余数据处理技术可屏蔽采集设备采集异常导致的误报警，达到反映现场轨道电路的真实情况。本发明对轨道电路监控判断精准，防止因采集设备采集异常影响微机监测对现场情况的判断而导致现场列车无法正常通行。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种基于冗余数据的轨道电路监控方法，该方法应用于基于四路冗余布线设计的轨道侧的现场电流监测；该方法包括：

实时获取基于四路冗余布线设计的轨道侧的四路电流数据；

基于轨道侧冗余布线设计及电流特性，结合四路电流数据进行轨道侧电流正常或异常判断；

当至少有一路电流数据正常，则采用电流补偿法通过正常路电流数据对其他路电流数据进行补偿，将其他路电流数据修复为正常电流数据，屏蔽因干扰因素造成的电流异常，且不进行报警；

当四路电流数据均不正常，则轨道侧电流异常，并上报真实值，且进行报警；

当四路电流数据均正常，则轨道侧电流正常，不进行报警。

本发明结合轨道侧进行基于四路冗余布线设计进行布线安装及电流特性，对于四路轨道电流均正常则不进行报警，对于四路轨道电流均不正常则进行报警，而对于至少有一路电流数据正常这种因现场干扰等原因造成的偶发性电流跳变，进行电流补偿，不进行报警，降低站机软件因监测设备检测异常而产生的误报警数量。

进一步地，轨道侧的四路冗余布线设计为：

发送端与轨道第一侧设置有第一短内连线和第一短外连线，发送端与轨道第二侧设置有第一长内连线和第一长外连线；其中，第一短外连线作为第一短内连线的冗余设计，第一长外连线作为第一长内连线的冗余设计；

接收端与轨道第一侧设置有第二短内连线和第二短外连线，接收端与轨道第二侧设置有第二长内连线和第二长外连线；其中，第二短外连线作为第二短内连线的冗余设计，第二长外连线作为第二长内连线的冗余设计。

进一步地，通过轨道侧的四路冗余布线设计，获得四路电流数据。

进一步地，该方法结合四路电流数据进行轨道侧电流正常或异常判断之前还包括：

S1：在发送端或接收端，连续获取轨道侧的多个电流数据，根据多个电流数据，计算轨道电流基准值；

S2：基于稳定判别法，判别S1的多个电流数据是否稳定，若不稳定，则判断是否满足补偿要求；若稳定，则执行S3；

S3：判断是否存在掉零数据，若存在，则不进行是否满足补偿要求的判断，这时说明采集设备是损坏的；若不存在，则执行S4；

S4：继续判断多个电流数据是否满足电流平衡原则，若不满足，则判断是否满足补偿要求；若满足，则执行S5；

S5：更新所述轨道电流基准值。

进一步地，步骤S2的稳定判别法，包括：

根据步骤S1的电流数据与所述轨道电流基准值的差值占所述轨道电流基准值的比例进行判断：当存在所有比例均小于10％，则认为由多个电流数据组成的该组数据稳定；当存在至少一个比例大于等于10％，则认为由多个电流数据组成的该组数据不稳定。

进一步地，所述电流补偿法包括轨道不过车补偿和轨道过车补偿，具体为：

计算每路电流数据的跳变比，根据四路跳变比与预设跳变比进行比较，进行轨道不过车补偿或者轨道过车补偿；

其中，所述跳变比为每路电流实时值与电流历史值的跳变比例，跳变比＝(电流实时值-电流历史值)/电流历史值。

进一步地，所述的根据四路跳变比与预设跳变比进行比较，进行轨道不过车补偿或者轨道过车补偿，包括：

对每路电流数据的跳变比进行判断；当有一路跳变比小于第一预设值，则进行基准选择，选择跳变比最小的一路作为基准；

利用各路电流历史值的比例关系和选择出的基准路电流，对跳变路的电流进行补偿，并把补偿后的电流值进行上报；

当四路跳变比均大于第一预设值，则进行过车补偿，包括：

判断跳变比的差值是否满足其中任意一路与其他三路都小于第二预设值，当只有一路与其他三路的跳变比的差值均大于第二预设值，则进行过车、换向基准选择；否则上报真实电流值；

所述进行过车、换向基准选择为选择两路跳变比最小的其中一路作为基准，对过车、换向过程中跳变的电流进行补偿，并把补偿后的电流值进行上报。

第二方面，本发明又提供了一种基于冗余数据的轨道电路监控系统，该系统用于实现上述的一种基于冗余数据的轨道电路监控方法；该系统包括：

冗余布线模块，用于进行轨道侧的四路冗余布线设计；

采集模块，用于实时获取基于四路冗余布线设计的轨道侧的四路电流数据；

判断模块，用于基于轨道侧冗余布线设计及电流特性，结合四路电流数据进行轨道侧电流正常或异常判断；

所述判断模块包括补偿单元和非补偿单元；

所述补偿单元，用于当至少有一路电流数据正常，则采用电流补偿法通过正常路电流数据对其他路电流数据进行补偿，将其他路电流数据修复为正常电流数据，屏蔽因干扰因素造成的电流异常，且不进行报警；

所述非补偿单元，用于当四路电流数据均不正常，则轨道侧电流异常，并上报真实值，且进行报警；以及当四路电流数据均正常，则轨道侧电流正常，不进行报警。

进一步地，所述冗余布线模块包括：

发送端与轨道第一侧设置有第一短内连线和第一短外连线，发送端与轨道第二侧设置有第一长内连线和第一长外连线；其中，第一短外连线作为第一短内连线的冗余设计，第一长外连线作为第一长内连线的冗余设计；

接收端与轨道第一侧设置有第二短内连线和第二短外连线，接收端与轨道第二侧设置有第二长内连线和第二长外连线；其中，第二短外连线作为第二短内连线的冗余设计，第二长外连线作为第二长内连线的冗余设计。

进一步地，发送端或者接收端通过室外监测设备进行电流数据采集。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明一种基于冗余数据的轨道电路监控方法及系统，本发明结合轨道侧进行基于四路冗余布线设计进行布线安装及电流特性，对于四路轨道电流均正常则不进行报警，对于四路轨道电流均不正常则进行报警，而对于至少有一路电流数据正常这种因现场干扰等原因造成的偶发性电流跳变，进行电流补偿，不进行报警，降低站机软件因监测设备检测异常而产生的误报警数量。本发明对轨道电路监控判断精准，防止因采集设备采集异常影响微机监测对现场情况的判断而导致现场列车无法正常通行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明一种基于冗余数据的轨道电路监控方法流程图；

图2为本发明现场工作布线图；

图3为本发明实施例1的详细流程图；

图4为本发明一种基于冗余数据的轨道电路监控系统框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

基于现场出现轨道电路电流正常，室外监测设备因干扰等原因导致电流信号检测出现异常，微机监测软件以室外监测设备上传数据为依据，判定现场轨道电路电流异常从而提示报警；此报警为现场采集设备故障造成的误报警，影响轨道电路的正常判断。总之，现有轨道电路监控方法存在因室外监测设备因干扰等原因导致电流信号检测出现异常而导致误报警，造成监测判断不精准，影响轨道电路的正常判断等问题。

本发明设计了一种基于冗余数据的轨道电路监控方法及系统，应用于基于四路冗余布线设计的轨道侧的现场电流监测；具体现场工作布线图如图2所示。其中，短内1即第一短内连线，段外1即第一短外连线，长内1即第一长内连线，长外1即第一长外连线；短内2即第二短内连线，段外2即第二短外连线，长内2即第二长内连线，长外2即第二长外连线；

根据现场安装原理，四路电流具备以下规律：

I

通过对现场数据的分析，现场电流数据满足上述规律，在主设备电流稳定的情况下，因干扰等问题造成的采集设备检测出的电流异常，可通过其他稳定的电流数据进行推导和补偿。

于是，本发明基于以上原理，本发明结合轨道侧进行现场布线安装及电流特性，对于四路轨道电流均正常则不进行报警，对于四路轨道电流均不正常则进行报警，而对于至少有一路电流数据正常这种因现场干扰等原因造成的偶发性电流跳变，可通过该正常路进行其他路的电流补偿，修复因干扰等原因造成的电流异常，不进行报警，降低站机软件因监测设备检测异常而产生的误报警数量。本发明达到屏蔽因采集设备采集异常导致的误报警，实现对现场情况的实时监控。

实施例1

如图1所示，本发明一种基于冗余数据的轨道电路监控方法，该方法应用于基于四路冗余布线设计的轨道侧的现场电流监测；该方法包括：

实时获取基于四路冗余布线设计的轨道侧的四路电流数据；

基于轨道侧冗余布线设计及电流特性，结合四路电流数据进行轨道侧电流正常或异常判断；

当至少有一路电流数据正常，则采用电流补偿法通过正常路电流数据对其他路电流数据进行补偿，将其他路电流数据修复为正常电流数据，屏蔽因干扰因素造成的电流异常，且不进行报警；允许列车通过。

当四路电流数据均不正常，则轨道侧电流异常，并上报真实值，且进行报警；不允许列车通过。

当四路电流数据均正常，则轨道侧电流正常，不进行报警；允许列车通过。

本发明结合轨道侧进行基于四路冗余布线设计进行布线安装及电流特性，对于四路轨道电流均正常则不进行报警，对于四路轨道电流均不正常则进行报警，而对于至少有一路电流数据正常这种因现场干扰等原因造成的偶发性电流跳变，进行电流补偿，不进行报警，降低站机软件因监测设备检测异常而产生的误报警数量。

本实施例中，轨道侧的四路冗余布线设计为：

发送端与轨道第一侧设置有第一短内连线和第一短外连线，发送端与轨道第二侧设置有第一长内连线和第一长外连线；其中，第一短外连线作为第一短内连线的冗余设计，第一长外连线作为第一长内连线的冗余设计；

接收端与轨道第一侧设置有第二短内连线和第二短外连线，接收端与轨道第二侧设置有第二长内连线和第二长外连线；其中，第二短外连线作为第二短内连线的冗余设计，第二长外连线作为第二长内连线的冗余设计。

通过以上轨道侧的四路冗余布线设计，获得四路电流数据A、B、C和D，如图2所示。

本实施例中，该方法结合四路电流数据进行轨道侧电流正常或异常判断之前还包括：

S1：在发送端或接收端，连续获取轨道侧的多个电流数据，根据多个电流数据，计算轨道电流基准值；

S2：基于稳定判别法，判别S1的多个电流数据是否稳定，若不稳定，则判断是否满足补偿要求；若稳定，则执行S3；

S3：判断是否存在掉零数据，若存在，则不进行是否满足补偿要求的判断，这时说明采集设备是损坏的；若不存在，则执行S4；

S4：继续判断多个电流数据是否满足电流平衡原则，若不满足，则判断是否满足补偿要求；若满足，则执行S5；

S5：更新所述轨道电流基准值。

本实施例中，步骤S2的稳定判别法，包括：

根据步骤S1的电流数据与所述轨道电流基准值的差值占所述轨道电流基准值的比例进行判断：当存在所有比例均小于10％，则认为由多个电流数据组成的该组数据稳定；当存在至少一个比例大于等于10％，则认为由多个电流数据组成的该组数据不稳定。

本实施例中，所述电流补偿法包括轨道不过车补偿和轨道过车补偿，具体为：

计算每路电流数据的跳变比，根据四路跳变比与预设跳变比进行比较，进行轨道不过车补偿或者轨道过车补偿；

其中，所述跳变比为每路电流实时值与电流历史值的跳变比例，跳变比＝(电流实时值-电流历史值)/电流历史值。

本实施例中，所述的根据四路跳变比与预设跳变比进行比较，进行轨道不过车补偿或者轨道过车补偿，包括：

对每路电流数据的跳变比进行判断；当有一路跳变比小于10％，则进行基准选择，选择跳变比最小的一路作为基准；

利用各路电流历史值的比例关系和选择出的基准路电流，对跳变路的电流进行补偿，并把补偿后的电流值进行上报；

当四路跳变比均大于10％，则进行过车补偿，包括：

判断各路跳变比的差值与第二预设值的关系，当只有一路与其他三路的跳变比的差值均大于第二预设值，则进行过车、换向基准选择；否则上报真实电流值；

所述进行过车、换向基准选择为选择两路跳变比最小的其中一路作为基准，对过车、换向过程中跳变的电流进行补偿，并把补偿后的电流值进行上报。

如图3所示，具体实施如下：

步骤1：收集采集分机(比如发送端的采集分机)上报的电流数据，待电流数据数量等于或大于100个后，进入步骤2计算最近100个电流数据的平均值；电流数据量未满足到100个，进入步骤7，输出真实值。

步骤2：计算最近100个电流数据点的平均值，并将平均值存入全局变量，作为电流基准值。

步骤3：当前接收到采集分机上报的电流数据，其中有一路或者多路，电流码值小于10(电流小于30mA)，则进入步骤7直接输出真实值，不对掉零的数据进行补偿，因为掉零可能设备是损坏的；当码值均大于等于10，则进入步骤4，待其他条件判断。

步骤4：判断最近100个电流数据点是否稳定，判断依据为每个电流数据与平均值的差值占平均值的比例，若100个值的比例均小于10％，则认为该组数据稳定，则进入步骤5，待其他条件判断；存在某一个值或者多个值比例大于等于10％，认为该组数据不稳定，则进入步骤8，判断是否满足补偿要求。

步骤5：判断数据的平衡性，判断依据为上述提到的电流平衡原则。当数据平衡性差值占比小于15％，认为该数据正常，则进入步骤6，待其他条件判断；当占比大于等于15％，则进入步骤8，判断是否满足补偿要求。

步骤6：更新历史电流基准值，如果步骤4、步骤5均满足，则认为该数据正常，则将此次平均值存入电流基准值，进入步骤7，上报此次实时值。

步骤7：上报此次实时值。此时可能是需要报警，也可能不需要报警。

步骤8：判断记录的电流基准值是否有效，如果四路电流历史值不全为零，则认为电流历史值有效，则进入步骤9；如四路电流历史值全为零，则认为电流历史值无效，则进入步骤7，上报此次实时值。

步骤9：判断该模块补偿次数，如果补偿次数超过1小时(可根据需要设置)，则不再进行补偿，进入步骤7；如果补偿次数未超过1小时，则进入步骤10，待其他条件判断。

步骤10：计算跳变比，计算方法为当前电流值与电流历史值的差值占历史值的比例。计算完成后，进入步骤11。

步骤11：判断步骤10中计算出的跳变比，如果有一路小于10％，则进入步骤12，进行基准选择；如果四路跳变比均超过10％，则进入步骤15，进行过车补偿。

步骤12：基准选择，选择跳变比最小的一路最为基准。

步骤13：利用电流历史值各路的比例关系和步骤12中选择出的基准路电流，对跳变路的电流进行补偿，并把补偿后的值进行上报。

步骤14：将补偿后的电流值上报。

步骤15：判断步骤10中计算出的跳变比，如果四路跳变比均超过10％，则进入步骤16，进行跳变比差值计算；否则进入步骤7，上报真实电流值。

步骤16：判断跳变比的差值是否满足其中任意一路与其他三路都小于5％，当只有一路与其他三路的跳变比的差值均大于5％，则进入步骤17，进行过车、换向基准选择；否则进入步骤7，上报真实电流值。比如过车时，各路电流都会变化，是A路、B路、C路的跳变比可能都是200％，而D路的跳变比是150％，所以A路与其他三路的跳变比的差值为0,0,50％，B路与其他三路的跳变比的差值为0,0,50％，C路与其他三路的跳变比的差值为0,0,50％，那么D路与其他三路的跳变比的差值为50％,50％,50％，这种情况就是D有问题。

步骤17：选择两路跳变比最小的其中一路作为基准，对过车、换向过程中跳变的电流进行补偿，并把补偿后的值进行上报。

本发明针对现场轨道电路存在误报警的情况，室外监测设备冗余数据处理技术可屏蔽采集设备采集异常导致的误报警，达到反映现场轨道电路的真实情况。本发明对轨道电路监控判断精准，防止因采集设备采集异常影响微机监测对现场情况的判断而导致现场列车无法正常通行。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例提供了一种基于冗余数据的轨道电路监控系统，该系统用于实现实施例1的一种基于冗余数据的轨道电路监控方法；该系统包括：

冗余布线模块，用于进行轨道侧的四路冗余布线设计；

采集模块，用于实时获取基于四路冗余布线设计的轨道侧的四路电流数据；

判断模块，用于基于轨道侧冗余布线设计及电流特性，结合四路电流数据进行轨道侧电流正常或异常判断；

所述判断模块包括补偿单元和非补偿单元；

所述补偿单元，用于当至少有一路电流数据正常，则采用电流补偿法通过正常路电流数据对其他路电流数据进行补偿，将其他路电流数据修复为正常电流数据，屏蔽因干扰因素造成的电流异常，且不进行报警；

所述非补偿单元，用于当四路电流数据均不正常，则轨道侧电流异常，并上报真实值，且进行报警；以及当四路电流数据均正常，则轨道侧电流正常，不进行报警。

作为进一步地实施，所述冗余布线模块包括：

发送端与轨道第一侧设置有第一短内连线和第一短外连线，发送端与轨道第二侧设置有第一长内连线和第一长外连线；其中，第一短外连线作为第一短内连线的冗余设计，第一长外连线作为第一长内连线的冗余设计；

接收端与轨道第一侧设置有第二短内连线和第二短外连线，接收端与轨道第二侧设置有第二长内连线和第二长外连线；其中，第二短外连线作为第二短内连线的冗余设计，第二长外连线作为第二长内连线的冗余设计。

作为进一步地实施，发送端或者接收端通过室外监测设备进行电流数据采集。

其中，各个模块的执行过程按照实施例1所述的一种基于冗余数据的轨道电路监控方法流程步骤执行即可，此实施例中不再一一赘述。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。