故障安全型红外线双向应答器系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种故障安全型红外线双向应答器系统，包括：一个安装在移动车辆上的车载阅读器和一个安装轨旁的地面应答器；车载阅读器和地面应答器由各自的发射单元（１）、接收单元（２）以及相对应的红外线收发阵列（３）构成；本实用新型专利技术的有益效果是：能够可靠实现车辆和地面的双向红外线数据通信，阅读器和应答器都能输出信号给各自的控制系统，满足了车辆准确定位的需求；实现了设备故障导向安全，提高轨道交通运行的安全性；不干扰附近位置的射频应答器系统，提高了设备的适应性。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及故障安全
和査询应答器领域，尤其涉及轨道 交通运行控制领域特定需求下的应答器系统。
技术介绍
轨道交通运行控制领域中需要使用査询应答器系统，用于车辆的准确 定位，其特定领域要求应答器系统具备双向数据通信能力，车载阅读器和 地面应答器都能输出信号给各自的控制系统，因此车载阅读器和地面应答器应做成对称结构；具备故障导向安全功能，因此系统应使用故障安全理 论和容错技术设计；具备较高的通信可靠性和宽角度的通信覆盖范围，因 此系统应使用各种冗余技术；具有较低的电磁辐射水平，避免干扰业已安 装使用的射频应答器。针对以上特点，用于轨道交通车辆定位的双向应答 器系统与一般性的射频应答器系统在结构上有重大差异。目前现存的查询应答器系统大部分采用射频技术实现，包括各种有源 和无源应答器系统，使用的频率范围为125kHz lGHz。射频应答器的特点 是信息量多；存在较强的电磁辐射，多套应答器近距离同时工作可能相互 干扰；不具备故障导向安全的特性；标签是孤立的，不能输出信号给其他 系统。申请号为01808272.6的专利描述一种用于通信系统的光应答器， 能够将电信号转化为光信号并馈送到另一端。申请号200580025167. 2的专 利描述了一种低成本声频应答器定位系统，由基站和应答器标签组成；使 用声频信号进行通信以确定标签在有界的3D空间中的位置。以上应答器产品和专利其标签都是孤立的，不能输出信号给连接的相关控制系统；不具3备故障导向安全的特性；。如何设计一种能够有效的满足上述需求的适用于轨道交通运行控制的 故障-安全型应答器系统是技术人员要解决的问题。
技术实现思路
本技术需要解决的技术问题是提供了一种适用于轨道交通运行控 制特定领域的故障安全红外线双向应答器系统，旨在解决上述的问题。为了解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的 本技术包括 一个安装在移动车辆上的车载阅读器和一个安装轨 旁的地面应答器；车载阅读器和地面应答器由各自的发射单元、接收单元以及相对应的红外线收发阵列构成。与现有技术相比，本技术的有益效果是能够可靠实现车辆和地 面的双向红外线数据通信，阅读器和应答器都能输出信号给各自的控制系 统，满足了车辆准确定位的需求；实现了设备故障导向安全，提高轨道交 通运行的安全性；不干扰附近位置的射频应答器系统，提高了设备的适应 性。附图说明图l为本技术结构示意图2为图1中发射单元结构示意图3为图1中接受单元结构示意图4为图1中红外线阵列结构示意图。具体实施方式以下结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述 由图l、图2、图3、图4可见本技术包括 一个安装在移动车辆上的车载阅读器和一个安装轨旁的地面应答器；车载阅读器和地面应答器由各自的发射单元1、接收单元2以及相对应的红外线收发阵列3构成；本技术中车载阅读器和地面应答器的发射单元1、接收单元2硬件 结构相同，但软件控制逻辑和动作时序不同。所述的发射单元1包括 一组主电路和至少一组以上的、与主电路相同的备用电路；所述的主电路和备用电路连接切换电路9，切换电路9与红 外线阵列相连；所述的主电路包括依次连接的CPU5、编码电路6、调制 电路7以及与切换电路9相连的驱动电路8;所述的接收单元2包括三个相同的解码器；所述的解码器包括连 接红外线阵列的隔离整形电路11;隔离整形电路11通过CPU12与监督定时器13连接；三个解码器中的CPU分别与三中取二表决器14相连；三中取二表决器14通过故障一安全驱动电路15与安全继电器16相连；安全继电器16分别与三个解码器中的CPU相连；所述的安全继电器16是重力式安全继电器或者是带强制导向接点的弹 力式安全继电器；由图4可见所述的红外线收发阵列3采用多组红外线发射管和接收 管在空间位置上交替排列而成；本技术的主要原理是地面应答器将系统预存的数据经过编码、调 帝ij，驱动880nm或940nm波长的红外线收发阵列3，发射扇形宽角度红外光束。当车辆越过地面应答器时，调制红外光束照射到车载阅读器的红外线 收发阵列3，产生相应的光电流，并经过隔离、整形，滤除干扰噪声后，送 入微处理器解码，恢复出原始数据。该数据经过和车载预存的数据比较一 致后，送入故障一安全型驱动电路15产生输出电压，驱动安全继电器16 吸起，输出有效信号给连接的相关控制系统。车载阅读器向地面发送数据 的过程和上述过程类似。车载阅读器和地面应答器的通信在时间上交替进 行，采用相同的载波频率。地面应答器将预存的若干字节数据送入编码电路6，将用户信息附加上CRC校验码，以提高抗干扰能力，然后进行脉冲调制7。调制用的载波通常 选定33kHz 56kHz的矩形波，占空比1/3，也可以选择别的频率和占空比。 频率和占空比的选择由使用的红外线接收管决定。脉冲调制的方法是数据 信号先反相，再和载波进行与操作。脉冲调制的结果是数据位为1 时，调制输出恒为0，无载波；调制数据位为0时，输出为载波，即 输出载波的持续时间就是数据位0时间宽度。调制信号经过驱动电路8 放大后，送入红外线收发阵列3，转化成红外线光信号，向外辐射。由图2可见为提高发射电路的可靠性，发射单元l采用双机热备的 硬件冗余结构。具体方法是发射电路环节(5) (8)安装相同的两套， 一套为主发射电路， 一套为备用发射电路。主、备发射电路同时工作，具 体哪套电路向后级输出由切换电路9控制，切换电路又受故障检测电路10 控制。主发射电路工作正常时，故障检测电路10输出主输出指令给切 换电路9，此时主发射电路的信号经过切换电路输出，驱动红外线收发阵列 3。当故障检测电路10检测出主发射电路故障时，就发出备用输出指 令，切换电路9断开主发射电路的输出，接通备用发射电路，其输出信号 经过切换电路送入红外线收发阵列3，同时故障检测电路发出主发射电路 故障的报警，提醒用户及时检修。接收单元2采用故障一安全型结构实现，具体方法是解码处理使用三 中取二的容错电路，隔离整形电路11、 CPU12和监督定时器13组成一个 解码器，整个接收单元共有三个相同的解码器，见图3中的三个虚线框。三 个解码器各自独立工作，其解码的输出为有效指令和无效指令两 种。三路解码输出送入三中取二表决器14。表决器14按照大数表决的模式 工作，当三路解码输出有两路或三路均为有效指令时，表决器14输出 有效指令；若三路解码输出有两路或三路均为无效指令时，表决 器14输出无效指令。单个解码器的故障不影响系统正常运行。为了保6说明书第5/6页证安全，表决器14也是故障一安全结构的，即表决器故障时，总输出无效指令，防止了系统误动。为了提高运行的稳定性，各解码器还带有独立的监督定时器13。CPU12 工作正常时，定时发送刷新脉冲给监督定时器13。若CPU12未在规定时间 内发刷新脉冲给监督定时器13，通常表明CPU12产生了故障，监督定时器 13将自动产生复位信号，促使CPU12复位，重新引导执行程序，恢复正常 工作。使用监督定时器13，可以有效地提高CPU抗突发干扰的能力，提高 了系统的稳定性。表决器14的输出指令保证了逻辑输出的正确性，执行环节的正确性由 故障一安全驱动电路15和安全继电器16保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种故障安全型红外线双向应答器系统，其特征在于包括：一个安装在移动车辆上的车载阅读器和一个安装轨旁的地面应答器；车载阅读器和地面应答器由各自的发射单元（１）、接收单元（２）以及相对应的红外线收发阵列（３）构成。

【技术特征摘要】
1、一种故障安全型红外线双向应答器系统，其特征在于包括一个安装在移动车辆上的车载阅读器和一个安装轨旁的地面应答器；车载阅读器和地面应答器由各自的发射单元(1)、接收单元(2)以及相对应的红外线收发阵列(3)构成。2、 根据权利要求1所述的故障安全型红外线双向应答器系统，其特征 在于所述的发射单元(1)包括 一组主电路和至少一组以上的、与主电 路相同的备用电路；所述的主电路和备用电路连接切换电路(9)，切换电 路(9)与红外线阵列相连；所述的主电路包括依次连接的CPU (5)、编码电路(6)、调制电路(7)以及与切换电路(9)相连的驱动电路(8)。3、 根据权利要求1所述的故障安全型红外线双向应答器系统，其特征在于所述的接收单元(...

【专利技术属性】
技术研发人员：马全松，王方程，杨迪，沈拓，周巧莲，周迥，
申请(专利权)人：上海申通轨道交通研究咨询有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]