CN102830302B - 一种受流器监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种受流器监测系统及方法，用于解决现有技术中不存在对车辆受流器进行监测的系统，无法对列车受流器的运行状况进行监测的问题。该系统包括：主机控制单元以及多个从机控制单元，其中，每个从机控制单元与列车一侧的受流器相连，并对受流器主电路的电流以及熔断器两端的电压进行检测，并将检测到的电流值以及电压值发送给主机控制单元。主机控制单元根据获取到的数据判断受流器是否发生故障。实现了对列车受流器运行状态的实时监测，从而可以确保列车正常运行，提高了列车运行的安全性。

Description

一种受流器监测系统及方法

技术领域

本发明涉及信号监测领域，具体而言涉及一种受流器监测系统及方法。

背景技术

受流器是列车的关键部件，受流器与第三轨间的正常接触，是保持列车正常运行的重要条件之一。但是由于外部因素，例如第三轨安装支架松动，导致第三轨位置改变、列车主电路短路或受流器本身质量问题等原因，会造成受流器无法正常工作。而受流器与第三轨无法正常接触、集电靴撞断、熔断器熔断等问题。都会造成受流器受流故障，轻则受流器的集电靴无法正常受电，重则造成受流器的集电靴摆杆断裂或第三轨损坏。更为严重的是，如果在故障发生时，乘务人员未能及时发现，则会严重影响车辆运行的安全。因此，为了确保车辆的正常运行，对列车的受流器进行监测是非常必要的。现有技术中，并不存在对城轨车辆受流器进行监测的系统。

发明内容

本发明提供一种受流器监测系统及方法，用于填补现有技术中由于不存在对列车受流器进行监测的系统，而无法对列车受流器的运行状况进行检测的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种受流器监测系统，包括：主机控制单元，用于获取从机控制单元检测到的受流器的电信号数据，并根据获取到的数据确定受流器是否发生故障；多个从机控制单元，每个从机控制单元与列车一侧的受流器相连，并对受流器主电路的电流以及与受流器相连的熔断器两端的电压进行检测，并将检测到的电流值以及电压值发送给主机控制单元。

其中，上述从机控制单元包括：电压检测电路，用于检测熔断器两端的电压值；电流互感器，用于检测受流器主电路的电流值。

进一步地，上述从机控制单元还包括：微机控制子单元，用于接收主机控制单元发送的地址码，并与自身的地址码进行比较，如果自身地址码与主机控制单元发送的地址码相同，则将电流值、电压值、自身的地址码以及校验码编码后发送给主机控制单元。

进一步地，上述主机控制单元还包括:显示器，用于显示来自从机控制单元的地址码、电流值以及电压值。

其中，上述主机控制单元包括：获取子单元，用于在向各从机控制单元发送一个指定的地址码后，接收来自与指定的地址码对应的从机控制单元检测到的受流器主电路的电流值以及熔断器两端的电压值；比较子单元，用于分别将获取子单元获取到的电流值与电压值与预先设置的受流器主电路的最大电流值以及熔断器两端的最大电压值进行比较；确定子单元，用于当获取到的电流值与电压值中的至少一个超过预先设置的受流器主电路的最大电流值以及熔断器两端的最大电压值时，确定与指定的地址码对应的从机控制单元相连的受流器发生故障。

进一步地，上述主机控制单元还包括：输入子单元，用于输入预先设置的受流器主电路的最大电流值以及熔断器两端的最大电压值；数据存储子单元，用于存储受流器主电路的最大电流值以及熔断器两端的最大电压值。

进一步地，上述主机控制单元还包括：故障提示子单元，用于当确定与指定的地址码对应的从机控制单元相连的受流器发生故障时，发出报警提示。

根据本发明的另一个方面，提供了一种受流器监测方法，包括：主机控制单元向各从机控制单元发送受流器的电信号数据请求，其中，每个从机控制单元与列车一侧的受流器相连；各从机控制单元根据数据请求将检测到的受流器主电路的电流值以及与受流器相连的熔断器两端的电压值发送至主机控制单元；主机控制单元根据电流值以及电压值确定受流器是否发生故障。

其中，主机控制单元向各从机控制单元发送受流器的电信号数据请求包括：主机控制单元向各从机控制单元发送一个指定的地址码；各从机控制单元根据数据请求将检测到的受流器主电路的电流值以及熔断器两端的电压值发送至主机控制单元包括：各从机控制单元将接收到的地址码与自身地址码进行比较，自身的地址码与接收到地址码一致的从机控制单元将检测到的受流器主电路的电流值、熔断器两端的电压值、从机单元的地址码以及校验值进行编码，将编码后的数据发送至主机控制单元。

其中，主机控制单元根据电流值以及电压值判断受流器是否发生故障包括：主机控制单元将获取到的电流值以及电压值与预先保存的受流器主电路的最大电流值以及熔断器两端的最大电压值进行比较；如果获取到的电流值与电压值中的至少一个超过预先设置的受流器主电路的最大电流值以及熔断器两端的最大电压值时，确定与指定的地址码对应的从机控制单元相连的受流器发生故障。

本发明的受流器监测系统，包括：主机控制单元以及多个从机控制单元，其中，每个从机控制单元与列车一侧的受流器相连，并对流器主电路的电流以及熔断器两端的电压进行检测，并将检测到的电流值以及电压值发送给主机控制单元。主机控制单元根据获取到的数据判断受流器是否发生故障。从而实现了对列车受流器运行状态的监测，进而可以确保列车正常运行，提高了列车运行的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例的受流器监测系统的结构框图；

图2是本发明实施例的从机控制单元的结构框图；

图3是本发明实施例的主机控制单元的结构框图；以及

图4是本发明实施例的受流器监测方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例1的受流器监测系统的机构框图。

如图1所示，该受流器监测系统10包括以下组成部分：

主机控制单元11以及主机控制单元12，这两个主机控制单元分别设置于列车的司机室内，当列车运行时，司机会根据列车的运行方向选择激活主机控制单元11或主机控制单元12。这两个主机控制单元用于获取从机控制单元检测到的受流器的数据，并根据获取到的数据判断受流器是否发生故障。

如图1所示，该受流器监测系统10还包括多个从机控制单元，每个从机控制单元与列车一侧的受流器相连，并对受流器主电路的电流以及与受流器相连的熔断器两端的电压进行检测，将检测到的电流值以及电压值发送给主机控制单元。由于第三轨只铺设在走行轨的一侧，列车运行时，只有一侧受流器处于受流状态。因此，在为列车的各受流器分配从机控制单元时，可以采用奇数号的从机控制单元与列车一侧的受流器相连，偶数号的从机控制单元与列车另一侧的受流器相连。

图2示出了一种从机控制单元的具体结构示意图，其中，上述从机控制单元具体可以采用电压检测电路23、电压检测电路24以及电流互感器25，来检测熔断器22两端的电压值和受流器21主电路的电流值。其中电流互感器可以采用钳形电流互感器或霍尔电流互感器；电压检测电路可以采用电阻分压或电压传感器。同时，上述从机控制单元还包括：微机控制子单元26，该微机控制子单元用于接收主机控制单元发送的地址码，并与自身的地址码进行比较，如果自身地址码与主机控制单元发送的地址码相同。则将得到的电流值以及电压值发送至主机控制单元。具体地，电压检测电路23以及电压检测电路24，分别将检测得到的电压值发送给微机控制子单元26，电流互感器25将检测得到的电流值通过放大电路30发送给微机控制子单元26，然后该微机控制子单元将接收到的电压值、电流值、自身的地址码以及校验码编码后发送给主机控制单元。

其中，上述电压检测电路23以及电压检测电路24可以分别采用分压电路与光电隔离模块结合的方式来实现，通过两个分压电路获取得的电压值的差值得到熔断器两端的电压值。并且，当分压电路发生故障时，光电隔离模块会隔离过高的电压，可以起到保护电路的作用。

由于在本实施例中，主机控制单元与从机控制单元采用一对多的控制方式，因此，主机控制单元与各从机控制单元的通信可以采用RS485的方式。当然也可以根据实际情况采用其他总线方式，如CAN总线方式等。

上述主机控制单元负责向从机获取单元获取受流器的数据，进而根据获取到的数据判断受流器的是否发生故障，基于此，本实施例的主机控制单元可以包括以下各子单元：获取子单元，用于在向各从机控制单元发送一个指定的地址码后，接收来自与指定的地址码对应的从机控制单元检测到的受流器的数据；比较子单元，用于分别将获取子单元获取到的电流值与电压值与预先设置的受流器主电路的最大电流值以及熔断器两端的最大电压值进行比较；确定子单元，用于当获取到的电流值与电压值中的至少存在一个超过预先设置的最大电流值或电压值时，确定与指定的地址码对应的从机控制单元相连的受流器发生故障。

图3是本发明实施例的主机控制单元的结构框图。

为了便于列车乘务人员或司机实时了解列车受流器是否正常工作，上述主机控制单元还可以包括：显示器34，当通信模块31接收到来自从机控制单元的地址码、电流值以及电压值，用于显示这些数值故障提示子单元，用于当确定与指定的地址码对应的从机控制单元相连的受流器发生故障时，发出报警提示。此处，故障的提示具体采用主机控制单元驱动有源蜂鸣器33来实现。采用该故障提示子单元列车乘务人员或司机可以实时获知是否有受流器发生故障以及发生故障的受流器在列车上的位置，方便对发生故障的受流器进行及时处理。

作为受流器是否正常工作的参考值，可以在主机控制单元中预先设置受流器能承受的最大电流值、受流器的熔断器两端的最大电压值以及列车过最大无轨区的时间值。因此本实施例的主机控制单元还可以包括以下各子单元：输入子单元，用于输入预先设置的受流器主电路的最大电流值、熔断器两端的最大电压值以及列车过最大无轨区的时间值；该输入子单元采用如图3所示的按键35来实现。其中按键可以采用功能按键、+按键、-按键和确定按键四个按键，受流器主电路最大电流值和及列车过最大无轨区的时间值以及熔断器的熔断电压通过按键输入，保存在微机控制单元的EEPROM中。

保存子单元，用于保存预先设置的受流器主电路的最大电流值、熔断器两端的最大电压值以及列车过最大无轨区的时间值，该保存子单元具体可以为微机控制单元的EEPROM。其中，受流器的最大电流值可以根据列车主电路的配置方式、列车牵引制动电流特性和第三轨无轨区长度来确定，熔断器两端最大的电压值为熔断器的熔断电压，列车过最大无轨区的时间值可以根据列车运行速度，第三轨无电区长度来确定。主机控制单元需要以列车过最大无轨区的时间值作为定期向从机控制单元获取受流器数据请求的时间间隔。

本实施例还提供了一种受流器监测方法，采用该方法可以对上述主机控制单元以及从机控制单元进行控制，具体地，如图4所示，该方法包括以下步骤：

步骤401：主机控制单元向各从机控制单元发送受流器数据请求；

其中，每个从机控制单元与列车一侧的受流器相连，另一端通过总线与主机控制单元相连；

步骤402：各从机控制单元根据数据请求将检测到的受流器主电路的电流值以及熔断器两端的电压值发送至主机控制单元；

步骤403：主机控制单元根据电流值以及电压值确定受流器是否发生故障。

其中，主机控制单元可以采用以下具体的方式向从机控制单元来获取受流器的数据：主机控制单元向各从机控制单元发送一个指定的地址码；各从机单元根据数据请求将检测到的受流器的数据发送至主机控制单元包括：各从机控制单元将接收到的地址码与自身地址码进行比较，自身的地址码与接收到地址码一致的从机控制单元将检测到的受流器主电路的电流值、熔断器两端的电压值、从机单元的地址码以及校验值进行编码，将编码后的数据发送至主机控制单元。编码格式可以为，地址码+电压值+电流值+校验值。其中，主机控制单元向从机控制单元发送数据请求的时间间隔为列车过最大无轨区的时间值。

其中，主机控制单元根据电流值以及电压值确定受流器是否发生故障包括：

主机控制单元将获取到的电流值以及电压值与预先保存的受流器主电路的最大电流值以及熔断器两端的最大电压值进行比较；如果获取到的电流值与电压值中的至少存在一个超过预先设置的最大电流值或电压值时，确定与指定的地址码对应的从机控制单元相连的受流器发生故障。

具体地，主机控制单元对接收到的数据包进行如下操作：

将接收到的地址值、电压值和电流值还原成从机控制单元编码前的数值，即从机控制单元的地址值，也是相应受流器的地址值以及从机控制单元监测到的电压值和电流值。

将奇数号地址数据和偶数号地址数据分开存储。因为三轨是单边铺设在走行轨的左或者右侧。因此车辆运行的过程中，只有某一侧的受流器进行了受流，有电流通过。另一侧受流器上的电流为零。因此，主机控制单元在故障判断前，会将地址码为奇数的电流值进行或运算，如果运算后的结果为零，表示当前情况下该侧没有第三轨，受流器也没有进行受流工作。主机控制单元不对该侧数据进行下一步判断。

主机控制单元将监测的电压值和电流值显示在LCD显示屏上，同时将电压值与电流值与设定的值进行比较，对受流器进行故障判断。当有故障发生时，当有任一种故障发生时，主机控制单元驱动蜂鸣器进行报警提示，其中，受流器的故障类型及故障代码为：

集电靴故障：如果连续两次得到的电流值为0，熔断器前端为0，后端电压信号正常。此时受流器无法正常受流，该故障可能是由于集电靴摆臂被撞断，此时可以在显示屏器上显示故障代码为E01。

如果主机控制单元连续两次接收到的受流器两端的电流值为零，熔断器前、后端电压信号正常。则确定熔断器熔断，导致电流无法流通至主电路，测试可以在显示器上显示故障代码为E02。

如果主机控制单元连续两次接收到的受流器的电流超过最大电路，则可以确定电缆破损，泄露电流过大，此时可以在显示器上显示故障代码为E03。

通信故障主机控制单元与从机单元进行通信时，如果主机控制单元发出从机地址码后，主机转为接受状态，在等待一定的时间后，如果没收到从机发回数据。主机会在发送一次地址码，并再次转换至接受状态，如果仍为收到从机发回的数据，则认为主机和该从机之间通信故障。通信线路损坏或从机控制单元故障E04。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非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作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种受流器监测系统，其特征在于，包括：

主机控制单元，用于获取从机控制单元检测到的受流器的电信号数据，并根据获取到的数据确定受流器是否发生故障；

多个从机控制单元，每个从机控制单元与列车一侧的受流器相连，并对受流器主电路的电流以及与所述受流器相连的熔断器两端的电压进行检测，并将检测到的电流值以及电压值发送给所述主机控制单元；

在为列车的各受流器分配从机控制单元时，采用奇数号的从机控制单元与列车一侧的受流器相连，偶数号的从机控制单元与列车另一侧的受流器相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述从机控制单元包括：

电压检测电路，用于检测所述熔断器两端的电压值；

电流互感器，用于检测受流器主电路的电流值。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述从机控制单元还包括：

微机控制子单元，用于接收所述主机控制单元发送的地址码，并与自身的地址码进行比较，如果自身地址码与所述主机控制单元发送的地址码相同，则将所述电流值、所述电压值、自身的地址码以及校验码编码后发送给所述主机控制单元。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述主机控制单元还包括:

显示器，用于显示来自所述从机控制单元的地址码、所述电流值以及所述电压值。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机控制单元包括：

获取子单元，用于在向所述各从机控制单元发送一个指定的地址码后，接收来自与指定的地址码对应的从机控制单元检测到的受流器主电路的电流值以及熔断器两端的电压值；

比较子单元，用于分别将所述获取子单元获取到的所述电流值与所述电压值与预先设置的受流器主电路的最大电流值以及熔断器两端的最大电压值进行比较；

确定子单元，用于当所述获取到的电流值与电压值中的至少一个超过预先设置的受流器主电路的最大电流值以及熔断器两端的最大电压值时，确定与所述指定的地址码对应的从机控制单元相连的受流器发生故障。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机控制单元还包括：

输入子单元，用于输入预先设置的受流器主电路的最大电流值以及熔断器两端的最大电压值；

数据存储子单元，用于存储所述受流器主电路的最大电流值以及熔断器两端的最大电压值。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机控制单元还包括：

故障提示子单元，用于当确定与指定的地址码对应的从机控制单元相连的受流器发生故障时，发出报警提示。

8.一种受流器监测方法，其特征在于，包括：

主机控制单元向各从机控制单元发送受流器的电信号数据请求，其中，每个从机控制单元与列车一侧的受流器相连；各从机控制单元根据所述数据请求将检测到的受流器主电路的电流值以及与所述受流器相连的熔断器两端的电压值发送至所述主机控制单元；在为列车的各受流器分配从机控制单元时，采用奇数号的从机控制单元与列车一侧的受流器相连，偶数号的从机控制单元与列车另一侧的受流器相连；

所述主机控制单元根据所述电流值以及所述电压值确定受流器是否发生故障。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述主机控制单元向各从机控制单元发送受流器的电信号数据请求包括：

所述主机控制单元向各从机控制单元发送一个指定的地址码；

所述各从机控制单元根据所述数据请求将检测到的受流器主电路的电流值以及熔断器两端的电压值发送至所述主机控制单元包括：

各从机控制单元将接收到的地址码与自身地址码进行比较，自身的地址码与接收到地址码一致的从机控制单元将检测到的受流器主电路的电流值、熔断器两端的电压值、所述从机单元的地址码以及校验值进行编码，将编码后的数据发送至所述主机控制单元。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述主机控制单元根据所述电流值以及所述电压值判断受流器是否发生故障包括：

所述主机控制单元将获取到的电流值以及所述电压值与预先保存的受流器主电路的最大电流值以及熔断器两端的最大电压值进行比较；

如果所述获取到的电流值与电压值中的至少一个超过预先设置的受流器主电路的最大电流值以及熔断器两端的最大电压值时，确定与所述指定的地址码对应的从机控制单元相连的受流器发生故障。