一种智能信号机模拟装置

技术领域

本发明涉及铁路信号电路技术领域，尤其涉及一种智能信号机模拟装置。

背景技术

近年来，国内轨道交通事业发展日新月异，随着计算机产品处理能力不断提高、电子产品可靠性不断提高，为目标控制器的发展奠定了坚实的基础。目标控制器可以直接替代传统的继电器组合，具有灵活方便、故障率低、节省成本、缩短施工周期等优点。目标控制器的稳定对铁路运营和日常维护至关重要。

信号机是铁路及城市轨道交通系统重要的轨旁基础设备。用于指示列车运行条件，保证车列运行安全。目标控制器直接控制轨旁信号机时，信号机类型、信号机灯丝电流参数变化，直接关系到目标控制器的可用性、稳定性和车站运营作业的安全。现有信号板开发过程中缺乏验证手段，车站信号机随着使用年限增加和个体差异导致的灯丝电流参差不齐板卡适配困难等难题。

这里的陈述仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能信号机模拟装置，保障信号板开发过程能够得到充分验证，产品上道前能够结合现场信号机类型对各类参数进行全面测试和验证，提高产品稳定性，保证现场运输作业秩序，提供铁路生产效率，降低故障风险，提高维护效率、降低现场推广应用的风险。

为了达到上述目的，本发明提供一种智能信号机模拟装置，包含：上位机、以及通过板载总线与所述上位机通信的信号机模块、接口模块和异常电流注入模块；所述信号机模块用于模拟透镜式信号机和LED信号机，所述信号机模块与信号板连接，所述异常电流注入模块通过所述接口模块与所述信号机模块连接，用于向所述信号机模块注入异常电流，所述智能信号机模拟装置根据所述上位机的命令来测试与所述信号机模块连接的信号板。

所述上位机用于选择需要模拟的信号机类型和需要模拟的信号机的灯丝电流值，用于发送异常电流注入指令并设定异常电流值，用于设置灯丝电流通断或灯丝电流返回时机。

所述信号机模块包含：多个透镜式信号机模拟模块和多个LED信号机模拟模块。

所述透镜式信号机模拟模块包含：

信号机接线端子，用于连接信号板接口电缆；

接口模块接线端子，用于连接接口模块；

真有效值电流表，其串联在所述信号机接线端子和所述接口模块接线端子之间，用于实时向上位机发送灯丝电流值；

断路继电器，其串联在所述信号机接线端子和所述接口模块接线端子之间，用于根据所述上位机的命令来实现电路的通断；

可变电阻，其并联在所述信号机接线端子和所述接口模块接线端子之间，用于调节灯丝电流值；

控制开关，其与所述可变电阻串联，用于根据所述上位机的命令来切断负载。

所述LED信号机模拟模块包含：

信号机接线端子，用于连接信号板接口电缆；

接口模块接线端子，用于连接接口模块；

真有效值电流表，其串联在所述信号机接线端子和所述接口模块接线端子之间，用于实时向上位机发送灯丝电流值；

断路继电器，其串联在所述信号机接线端子和所述接口模块接线端子之间，用于根据所述上位机的命令来实现电路的通断；

可变电阻，其串联在所述信号机接线端子和所述接口模块接线端子之间，用于根据所述上位机发出的注入异常电流命令后将阻值变为0；

LED灯组，其并联在所述信号机接线端子和所述接口模块接线端子之间；

控制开关，其与所述LED灯组串联，用于根据所述上位机的命令来切断负载。

所述接口模块包含：

第一接线端子组，其包含多个接线端子，每个接线端子对应连接所述信号机模块中的透镜式信号机模拟模块中的接口模块接线端子；

第二接线端子组，其包含多个接线端子，每个接线端子对应连接所述信号机模块中的LED信号机模拟模块中的接口模块接线端子；

异常电流注入端子组，其包含多个接线端子，每个接线端子连接至所述异常电流注入模块；

第一组异常电流注入杆，其包含多个第一异常电流注入杆，所述第一异常电流注入杆的固定端对应连接所述异常电流注入端子组中的接线端子，所述第一异常电流注入杆的移动端对应所述第一接线端子组中的接线端子；

第二组异常电流注入杆，其包含多个第二异常电流注入杆，所述第二异常电流注入杆的固定端对应连接所述异常电流注入端子组中的接线端子，所述第二异常电流注入杆的移动端对应所述第二接线端子组中的接线端子；

第一可动杆，其固定连接所有的所述第一异常电流注入杆，用于带动所述第一异常电流注入杆的移动端动作；

第二可动杆，其固定连接所有的所述第二异常电流注入杆，用于带动所述第二异常电流注入杆的移动端动作；

控制机构，其用于根据所述上位机的命令来控制所述第一可动杆和所述第二可动杆的动作。

所述异常电流注入模块包含：

接线端子组，其包含多个接线端子，每个接线端子对应连接所述接口模块中的异常电流注入端子组中的接线端子；

变压器组，其包含多个变压器，每个变压器对应连接一对接线端子；

滤波装置组，其包含多个LC滤波装置，每个LC滤波装置对应连接一个所述变压器。

本发明可根据用户需要，模拟不同类型信号机，信号机灯丝电流值灵活可调，能够为开发人员、软件测试人员、工程数据制作人员提供可变、可控负载，用于产品、配置及数据的验证。能够完成各种数值异常灯丝电流注入，用于验证产品参数临界值和稳定性。能够灵活设置灯丝电流返回时机，能够辅助完成联锁系统相关时间参数测试。使用与实验室和工厂现场，布置灵活，操作简便，应用场景丰富。

附图说明

图1是本发明提供的一种智能信号机模拟装置的结构框图。

图2是信号机模块的结构示意图。

图3是接口模块的结构示意图。

图4是异常电流注入模块的结构示意图。

图5是模拟透镜式信号机进行异常电流注入测试的异常电流注入模块的示意图。

图6是模拟LED信号机进行异常电流注入测试的异常电流注入模块的示意图。

具体实施方式

以下根据图1～图6，具体说明本发明的较佳实施例。

如图1所示，本发明提供一种智能信号机模拟装置，包含：上位机1、以及通过板载总线2与所述上位机1通信的信号机模块3、接口模块4和异常电流注入模块5，所述信号机模块3可以模拟透镜式信号机和LED信号机，所述信号机模块3与信号板连接，所述异常电流注入模块5通过所述接口模块4与所述信号机模块3连接，用于向所述信号机模块3注入异常电流，所述智能信号机模拟装置根据所述上位机1的命令来测试与所述信号机模块3连接的信号板。

所述上位机1提供信号机类型选择界面，用户可选择需要模拟的信号机类型，以及需要模拟的信号机的灯丝电流值，并实时显示灯丝电流值；

所述上位机1提供异常电流输入界面，用户输入注入的异常电流值，装置将异常电流注入信号机模块3；

所述上位机1提供灯丝电流返回时机设置界面，用户可根据测试需要灵活设置灯丝电流通断或返回时机。

如图2所示，所述信号机模块3包含：多个透镜式信号机模拟模块301和多个LED信号机模拟模块302；

所述透镜式信号机模拟模块301包含：

信号机接线端子，用于连接信号板接口电缆；

接口模块接线端子，用于连接接口模块4；

真有效值电流表，其串联在所述信号机接线端子和所述接口模块接线端子之间，用于实时向上位机发送灯丝电流值；

断路继电器，其串联在所述信号机接线端子和所述接口模块接线端子之间，用于根据所述上位机1的命令来实现电路的通断；

可变电阻，其并联在所述信号机接线端子和所述接口模块接线端子之间，用于调节灯丝电流值；

控制开关，其与所述可变电阻串联，用于根据所述上位机1的命令来切断负载；

所述LED信号机模拟模块302包含：

信号机接线端子，用于连接信号板接口电缆；

接口模块接线端子，用于连接接口模块4；

真有效值电流表，其串联在所述信号机接线端子和所述接口模块接线端子之间，用于实时向上位机发送灯丝电流值；

断路继电器，其串联在所述信号机接线端子和所述接口模块接线端子之间，用于根据所述上位机1的命令来实现电路的通断；

可变电阻，其串联在所述信号机接线端子和所述接口模块接线端子之间，用于根据所述上位机1发出的注入异常电流命令后将阻值变为0；

LED灯组，其并联在所述信号机接线端子和所述接口模块接线端子之间；

控制开关，其与所述LED灯组串联，用于根据所述上位机1的命令来切断负载；

如图2所示，在本实施例中，所述信号机模块3的各部分功能如下：

透镜式信号机接线端子a1～a6、c1～c6(其中a1、c1分别为1个灯位的去线和回线、a2、c2分别为1个灯位的去线和回线，共6个灯位)、LED信号机接线端子a1’～a6’、c1’～c6’(其中a1’、c1’分别为1个灯位的去线和回线、a2’、c2’分别为1个灯位的去线和回线，共6个灯位)，用于与信号板接口电缆连接，接收信号机点灯电源和反馈灯丝电流值；

d1～d6、e1～e6为透镜信号机接口模块接线端子，d1’～d6’、e1’～e6’为LED信号机接口模块接线端子；

A1～A6、A1’～A6’为高精度真有效值电流表，实时向上位机发送灯丝电流值；

J1～J6、J1’～J6’为断路继电器，信号机模块接收到上位机控制命令及接通断开时机，控制断路继电器接通或断开；

r1～r6、r1’～r6’为可变电阻，需要调整灯丝电流值时，信号机模块控制可变电阻动作，达到用户设置值后停止可变电阻动作。当模拟LED信号机时，信号机模块在收到注入异常电流命令后控制r1’～r6’阻值变为0；

k1～k6、k1’～k6’为控制开关，信号机模块收到切断负载注入异常电流命令后，用于切断负载。

如图3所示，所述接口模块4包含：

第一接线端子组401，其包含多个接线端子，每个接线端子对应连接所述信号机模块3中的透镜式信号机模拟模块301中的接口模块接线端子；

第二接线端子组402，其包含多个接线端子，每个接线端子对应连接所述信号机模块3中的LED信号机模拟模块302中的接口模块接线端子；

异常电流注入端子组403，其包含多个接线端子，每个接线端子连接至所述异常电流注入模块5；

第一组异常电流注入杆，其包含多个第一异常电流注入杆404，所述第一异常电流注入杆的固定端对应连接所述异常电流注入端子组中的接线端子，所述第一异常电流注入杆的移动端对应所述第一接线端子组中的接线端子；

第二组异常电流注入杆，其包含多个第二异常电流注入杆405，所述第二异常电流注入杆的固定端对应连接所述异常电流注入端子组中的接线端子，所述第二异常电流注入杆的移动端对应所述第二接线端子组中的接线端子；

第一可动杆406，其固定连接所有的所述第一异常电流注入杆404，用于带动所述第一异常电流注入杆404的移动端动作；

第二可动杆407，其固定连接所有的所述第二异常电流注入杆405，用于带动所述第二异常电流注入杆405的移动端动作；

控制机构408，其用于根据所述上位机1的命令来控制所述第一可动杆406和所述第二可动杆407的动作。

如图3所示，在本实施例中，第一接线端子组401包含：接线端子d11～d16、e11～e16为透镜信号机接线端子，分别与信号机模块3中的接线端子d1～d6、e1～e6连接。第二接线端子组402包含：接线端子d11’～d16’、e11’～e16’为LED信号机接线端子，分别与信号机模块3中的接线端子d1’～d6’、e1’～e6’连接。异常电流注入端子组403包含D1～D6、E1～E6接线端子，与异常电流注入模块5连接。控制机构408收到上位机1发送的异常电流注入命令后，控制第一可动杆406或第二可动杆407向下动作，将异常电流引入信号机模块3。所述第一可动杆406和第二可动杆407处于上位时不注入干扰，处于下位时注入异常电流。

如图4所示，所述异常电流注入模块5包含：

接线端子组501，其包含多个接线端子，每个接线端子对应连接所述接口模块4中的异常电流注入端子组403中的接线端子；

变压器组502，其包含多个变压器，每个变压器对应连接一对接线端子(即去线和回线)；

滤波装置组503，其包含多个LC滤波装置，每个LC滤波装置对应连接一个所述变压器；

如图4所示，在本实施例中，所述接线端子组501中的接线端子D1’～D6’与接口模块4中的接线端子D1～D6连接，接线端子E1’～E6’与接口模块4中的接线端子E1～E6连接，用于将异常电流接入信号机模块3。变压器用于向二次侧LC滤波装置提供所需的电压。LC滤波装置内置不同比值的LC装置，同时内部的电感电容可替换，能够向外输出不同波形的电流。

利用本发明提供的智能信号机模拟装置进行正常测试的流程为：本装置启动后，接口模块4的默认状态如图3所示，此时不注入异常电流，用户选择需要本装置模拟的信号机类型，并在上位机1选择相应的信号机类型。同时将信号板与信号机模块3中的对应接口连接(a1～a6、c1～c6或a1’～a6’、c1’～c6’)。此时用户可通过上位机1选择装置输出的灯丝电流值，信号机模块3收到用户设置的灯丝电流信息后，控制可变电阻完成电流调节。正常测试可用于验证信号板点灭灯阈值、断路保护功能及阈值。同时用户可设置灯丝返回时机或中断频率，信号机模块控制断路继电器的动作，验证信号板的反映灵敏度和稳定性。通过高精度电流表与信号板采样的点灯回路电流值进行对比，可验证信号板的采样精度。

利用本发明提供的智能信号机模拟装置模拟透镜式信号机进行异常电流注入测试的流程为：

需要注入异常电流时，用户在上位机1选择异常电流注入，信号机模块3控制k1～k6断开负载，接口模块4的控制机构408控制第一可动杆406向下动作，第一可动杆406带动第一异常电流注入杆404向下动作至如图5所示的位置，将异常电流注入杆向。

利用本发明提供的智能信号机模拟装置模拟LED信号机进行异常电流注入测试的流程为：

需要注入异常电流时，用户在上位机1选择异常电流注入，信号机模块3控制k1’～k6’断开负载，接口模块4的控制机构408控制第二可动杆407向下动作，第二可动杆407带动第二异常电流注入杆405向下动作至如图6所示的位置，将异常电流注入杆向。

本发明提供的智能信号机模拟装置应用于信号板卡开发和工程应用测试当中，可根据用户需要模拟LED信号机和透镜式信号机；根据用户测试需求或工程需要灵活调整灯丝电流值，可用于验证信号板开发过程中各类参数设置能否满足设计要求和工程需要，辅助产品开发和测试人员更好的完成产品开发和功能验证；可灵活控制灯丝电流返回时间，模拟信号机启动峰值及峰值时长，辅助开发人员和工程设计人员进行时序、功能验证和测试；在工程应用数据制作过程中，通过模拟车站实际信号机特性验证信号板各类参数是否能够很好的匹配车站实际设备，进而保证车站的顺利开通和稳定运行。

本发明相较于现有技术，能够更好的辅助开发人员进行产品测试，及时发现信号板软/硬件设计缺陷、各类参数设置异常，有助于提高产品的抗干扰能力，验证产品的采样精度，有助提高产品的稳定性、可靠性、安全性和可用性，解决了现有信号板开发过程中缺乏验证手段，车站信号机随着使用年限增加和个体差异导致的灯丝电流参差不齐板卡适配困难等难题。本发明旨在保障信号板开发过程能够得到充分验证，产品上道前能够结合现场信号机类型对各类参数进行全面测试和验证，提高产品稳定性，保证现场运输作业秩序，提供铁路生产效率，降低故障风险，提高维护效率、降低现场推广应用的风险。

需要说明的是，在本发明的实施例中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述实施例，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本发明中的具体含义。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。