CN105911899A

CN105911899A - 钢轨电位限制及波形记录装置和方法

Info

Publication number: CN105911899A
Application number: CN201510627429.8A
Authority: CN
Inventors: 朱继庆; 杜慧岚; 江涌
Original assignee: Siemens Manufacturing and Engineering Center Ltd
Current assignee: Siemens transportation electrical equipment (Shanghai) Co., Ltd
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2035-09-28
Also published as: CN105911899B

Abstract

本发明涉及钢轨电位限制及波形记录装置和方法。该装置包括一接触器(31)；和一可编程逻辑控制器(32)，其包括：一CPU模块(33)，其包括：一运算单元(330)，其能够控制所述接触器(31)的合分闸，一第一缓冲区(331)，其用于循环存储合闸前最新的第一长度(L1)的电压值数据，和一第二缓冲区(332)，其用于存储合闸后最早的第二长度(L2)的电压值数据；和一模拟量输入模块(34)；其中，所述运算单元(330)还能够从所述第一长度(L1)的电压值数据中选取最新的第三长度(L3)的电压值数据并从所述第二长度(L2)的电压值数据中选取最早的第四长度的电压值数据，拼接形成电压波形快照。

Description

钢轨电位限制及波形记录装置和方法

技术领域

本发明涉及直流牵引技术领域，尤其涉及钢轨电位限制及波形记录装置以及钢轨电位限制及波形记录方法。

背景技术

在直流牵引系统中，由于操作电流和短路电流的存在，可能会引起回流回路和大地间产生超出安全许可的接触电压。钢轨电位限制装置就是不断监测电压，当发生超出安全许可的接触电压时，将钢轨与大地短接，从而保证人员和设施的安全。目前钢轨电位限制装置中大多采用PLC控制接触器的合分闸，数秒后再分开以完成保护功能。在实际应用中由于种种特殊原因导致电连接于钢轨和大地之间的接触器反复合闸至频繁闭锁，长时间的短接人为增加杂散电流，由此产生的电腐蚀又会影响钢轨及轨交系统中金属管线、结构钢筋等的寿命。通常需要通过分析轨道电压波形来寻找真正原因，避免频繁合闸。目前采用的方法是利用示波器捕捉合闸瞬间的电压变化分析原因。

发明内容

本发明的目的之一是提供钢轨电位限制及波形记录装置和方法，能够同时实现钢轨电位限制保护和波形记录的自动化，钢轨电位限制保护和电压快照记录同步进行，记录的电压值数据完整、精准。

本发明的一个方面提供了钢轨电位限制及波形记录装置，包括：

一接触器，其电连接于一钢轨和大地之间；和

一可编程逻辑控制器，其包括：

一CPU模块，其包括：

一运算单元，其能够获取钢轨的电压值，将电压值与一阈值进行比较，并根据比较的结果控制接触器的合分闸，以限定钢轨与大地之间的电位差，

一第一缓冲区，其用于循环存储接触器合闸前运算单元获得的最新的第一长度的电压值数据，和

一第二缓冲区，其用于存储接触器合闸后运算单元获得的最早的第二长度的电压值数据；和

一模拟量输入模块，运算单元通过模拟量输入模块获取钢轨的电压值；

其中，运算单元还能够从第一长度的电压值数据中选取最新的第三长度的电压值数据并从第二长度的电压值数据中选取最早的第四长度的电压值数据，将第三长度的电压值数据和第四长度的电压值数据按时间顺序进行拼接形成一电压波形快照。同时实现了钢轨电位限制保护和波形记录的自动化，钢轨电位限制保护和电压快照记录同步进行，记录的电压值数据完整、精准。

在钢轨电位限制及波形记录装置的另一种示意性的实施方式中，运算单元将电压值与一阈值进行比较，并根据比较的结果控制接触器的合分闸，具体包括：若电压值小于等于阈值，运算单元控制接触器分闸；若电压值大于阈值，运算单元控制接触器合闸。该接触器的合分闸控制简单准确。

在钢轨电位限制及波形记录装置的再一种示意性的实施方式中，可编程逻辑控制器还包括一存储单元，用于循环存储最新产生的至少一张电压波形快照。存储单元循环存储快照，节约存储空间。

在钢轨电位限制及波形记录装置的又一种示意性的实施方式中，第一长度等于第三长度，第二长度等于第四长度。节约了运算单元的处理资源。

在钢轨电位限制及波形记录装置的又一种示意性的实施方式中，电压波形快照还包括合闸类型和合闸时间。便于现场钢轨回流原因分析。

本发明的另一方面还提供了钢轨电位限制及波形记录方法，包括：

对一钢轨的电压值进行采样；

将采样得到的电压值与一阈值进行比较，并根据比较的结果控制一电连接于钢轨和大地之间的接触器的合分闸，以限定钢轨与大地之间的电位差；

将接触器合闸前采样得到的最新的第一长度的电压值数据存循环储至一第一缓冲区中直至接触器合闸；

将接触器合闸后采样得到的最早的第二长度的电压值数据存储至第二缓冲区中直至第二缓冲区满；

从第一长度的电压值数据中选取最新的第三长度的电压值数据并从第二长度的电压值数据中选取最早的第四长度的电压值数据，将第三长度的电压值数据和第四长度的电压值数据按时间顺序进行拼接形成一电压波形快照。同时实现了钢轨电位限制保护和波形记录的自动化，钢轨电位限制保护和电压快照记录同步进行，记录的电压值数据完整、精准。

在钢轨电位限制及波形记录方法的另一种示意性的实施方式中，将采样得到的电压值与一阈值进行比较，并根据比较的结果控制一电连接于钢轨和大地之间的接触器的合分闸，以限定钢轨与大地之间的电位差，具体包括：若电压值小于等于阈值，控制接触器分闸；若电压值大于阈值，控制接触器合闸。该接触器的合分闸控制简单准确。

在钢轨电位限制及波形记录方法的再一种示意性的实施方式中，还包括将最新产生的至少一张电压波形快照循环存储至一存储单元。存储单元循环存储快照，节约存储空间。

在钢轨电位限制及波形记录方法的又一种示意性的实施方式中，第一长度等于第三长度，第二长度等于第四长度。节约了运算单元的处理资源。

在钢轨电位限制及波形记录方法的又一种示意性的实施方式中，电压波形快照还包括合闸类型和合闸时间。便于现场钢轨回流原因分析。

附图说明

下文将以明确易懂的方式通过对优选实施例的说明并结合附图来对本发明上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明，其中：

图1是本发明一个实施例提供的钢轨电位限制及波形记录装置与钢轨的连接结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的钢轨电位限制及波形记录方法流程图；

图3是本发明一个实施例提供的可编程逻辑控制器中电压波形快照记录流程图；

图4本发明的一个实施例提供的第一缓冲区和第二缓冲区中电压值数据存储及拼接形成电压波形快照的示意图。

标号说明：

10 地铁列车

20 钢轨

30 钢轨电位限制及波形记录装置

31 接触器

32 可编程逻辑控制器

33 CPU模块

330 运算单元

331 第一缓冲区

332 第二缓冲区

333 存储单元

34 模拟量输入模块

L1 第一长度

L2 第二长度

L3 第三长度

L4 第四长度

P0 存放合闸瞬间P1的暂存指针

P1 合闸前记录指针

P2 合闸后记录指针

P3 电压波形快照记录指针

T 合闸时间

Y 合闸类型

Dn 快照数据区

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

下面讨论的各图以及被用来描述在该专利文档中的本公开的原理的各种实施例仅以说明的方式并且无论如何不应该被解释成限制本公开的范围。本领域技术人员将会理解，可以在任何适当布置的设备中实施本公开的原理。将参考示例性非限制实施例来描述本申请的各种创新教导。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地示出了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

本申请文件中所讲的“最新的第一长度的电压值数据”指的是以接触器合闸时间点为基准，按照逆时间顺序(即时间流向的反方向)记录的第一长度的电压值数据。获取时间点在该合闸时间点之前的电压值数据，在时间上越靠近该合闸时间点则越新。

本申请文件中所讲的“最早的第二长度的电压值数据”指的是以接触器合闸时间点为基准，按照时间顺序(即时间流向的方向)记录的第二长度的电压值数据。获取时间点在该合闸时间点之后的电压值数据，在时间上越靠近该合闸时间点则越早。

图1是本发明的一个实施例提供的钢轨电位限制及波形记录装置与钢轨的连接结构示意图。从图1中可以看出，地铁列车10行驶与钢轨20上，钢轨电位限制及波形记录装置30与钢轨20电连接，限制钢轨20与大地之间的电位差，并记录钢轨20的电压波形供分析使用。

钢轨电位限制及波形记录装置30，包括：

一接触器31，其电连接于一钢轨20和大地之间；和

一可编程逻辑控制器32，其包括：

一CPU模块33，其包括：

一运算单元330，其能够获取钢轨20的电压值，将电压值与一阈值进行比较，并根据比较的结果控制接触器31的合分闸，以限定钢轨20与大地之间的电位差，

一第一缓冲区331，其用于循环存储接触器31合闸前运算单元330获得的最新的第一长度L1的电压值数据，和

一第二缓冲区332，其用于存储接触器31合闸后运算单元330获得的最早的第二长度L2的电压值数据；和

一模拟量输入模块34，运算单元330通过模拟量输入模块34获取钢轨30的电压值；

其中，运算单元330还能够从第一长度L1的电压值数据中选取最新的第三长度L3的电压值数据并从第二长度L2的电压值数据中选取最早的第四长度L4的电压值数据，将第三长度L3的电压值数据和第四长度L4的电压值数据按时间顺序进行拼接形成一电压波形快照。

该钢轨电位限制及波形记录装置30中运算单元330一方面控制接触器31的合分闸，实现钢轨20的电位限制保护；另一方面自动记录接触器31合闸前后的钢轨20的电压波形快照，供后续分析接触器31的合闸原因使用；同时实现了钢轨电位限制保护和波形记录的自动化，节省了大量的人力投入。另外，钢轨的电位限制和波形记录均主要由运算单元330实现，这样钢轨20的电位限制保护和电压快照记录同步进行，不会丢失每一次动作，可获得完整数据，无时间差，数据更精准。

具体地说，模拟量输入模块34对钢轨20的电压值进行采样，获得复数个电压值数据。模拟量输入模块34将所采样得到的复数个电压值数据传输给运算单元330，即运算单元330通过模拟量输入模块34获取钢轨30的电压值。

运算单元330将电压值与一阈值进行比较，并根据比较的结果控制接触器31的合分闸，在一个示意性的实施方式中，具体包括：运算单元330事先存储一阈值。运算单元330对每一获得的电压值与该阈值进行比较，若电压值小于等于阈值，运算单元330控制接触器31分闸，钢轨20与大地之间断开；若电压值大于阈值，运算单元330控制接触器31合闸，钢轨20与大地之间导通。这样就实现了钢轨20的电位限制，保护了乘客的人身安全。这样，该接触器的合分闸控制简单准确。

将接触器31合闸前采样得到的最新的第一长度L1的电压值数据存循环储至第一缓冲区331中直至接触器31合闸。也就是说，在接触器31合闸前，采样得到的电压值数据按时间顺序依次存入第一缓冲区331中。当第一缓冲区331的存储空间已满，将第一缓冲区331中最早的电压值数据释放出第一缓冲区331，并将新采样得到的电压值数据存入第一缓冲区331。这样，第一缓冲区331中存储的是在接触器31合闸前最新采样得到的电压值数据。在一个示意性的实施方式中，第一缓冲区331的存储空间能够存储第一长度L1的电压值数据，那么第一缓冲区331始终存储接触器31合闸前运算单元330获得的最新的第一长度L1的电压值数据。这里循环存储的指的是第一缓冲区331始终存储接触器31合闸前运算单元330获得的最新的电压值数据，该被存储的最新的电压值数据的长度为L1。

将接触器31合闸后采样得到的最新的第二长度L2的电压值数据存储至第二缓冲区332中直至第二缓冲区332满。也就是说，在接触器31合闸后，采样得到的电压值数据按时间顺序依次存入第二缓冲区332中。当第二缓冲区332存储空间满后，新采样得到的电压值数据将不被存储第二缓冲区332中。这样第二缓冲区332中存储的是在接触器31合闸后最早的电压值数据。在一个示意性的实施方式中，第二缓冲区332的存储空间能够存储第二长度L2的电压值数据，那么第二缓冲区332存储接触器31合闸后运算单元330获得的最早的第二长度L2的电压值数据。

在上述第一缓冲区331和第二缓冲区332中的电压值数据存储好后，运算单元330还能够从第一长度L1的电压值数据中选取最新的第三长度L2的电压值数据并从第二长度L2的电压值数据中选取最早的第四长度L4的电压值数据，将第三长度L3的电压值数据和第四长度L4的电压值数据按时间顺序进行拼接形成电压波形快照。在一个示意性的实施方式中，可编程逻辑控制器30还包括一存储单元333，用于循环存储最新产生的至少一张电压波形快照。举例来说，该存储单元333的存储空间能够存储5张电压波形快照，当产生第六张电压波形快照时，存储单元333释放最早产生的第一张电压波形快照，并将最新产生的第六张电压波形快照，以此类推，存储单元333始终存储最新产生的5张电压波形快照。存储单元333可存放复数张电压波形快照，可通过以太网络上传，供远方客户获取数据，操作使用方便。存储单元循环存储快照，节约存储空间。

在一个示意性的实施方式中，第一长度L1等于第三长度L3。这样该运算单元330只需要将第一缓冲区331中存储的所有电压值数据选取出来，不需要判断第一缓冲区331中哪些数据是最新的第三长度L3的电压值数据，节约了运算单元的处理资源。第二长度L2等于第四长度L4。这样该运算单元330只需要将第二缓冲区332中存储的所有电压值数据选取出来，不需要判断第二缓冲区332中哪些数据是最早的第四长度L4的电压值数据，节约了运算单元的处理资源。

图2是本发明的一个实施例提供的钢轨电位限制及波形记录方法流程图。结合图1和图2中可以看出，使用图1所示的钢轨电位限制及波形记录装置进行钢轨电位限制及波形记录方法，包括如下步骤：

S10：对一钢轨20的电压值进行采样；

S20：将采样得到的电压值与一阈值进行比较，并根据比较的结果控制一电连接于钢轨和大地之间的接触器31的合分闸，以限定钢轨20与大地之间的电位差；

S30：将接触器31合闸前采样得到的最新的第一长度L1的电压值数据存循环储至一第一缓冲区331中直至接触器31合闸；

S40：将接触器31合闸后采样得到的最早的第二长度L2的电压值数据存储至第二缓冲区332中直至第二缓冲区332满；

S50：从第一长度L1的电压值数据中选取最新的第三长度L3的电压值数据并从第二长度L2的电压值数据中选取最早的第四长度L4的电压值数据，将第三长度L3的电压值数据和第四长度L4的电压值数据按时间顺序进行拼接形成一电压波形快照。

图3是本发明的一个实施例提供的可编程逻辑控制器中电压波形快照记录流程图。图4是本发明的一个实施例提供的第一缓冲区和第二缓冲区中电压值数据存储及拼接形成电压波形快照的示意图。下结合图3和图4，详细阐述电压波形快照产生的过程。

钢轨电位限制装置30上电开启(START)后，执行步骤K1：开启定时中断、开启合闸中断。接下来执行步骤K2：判断合闸中断是否产生。若合闸中断产生则执行步骤K3：保存当前的时钟T、保存当前的合闸类型Y(即保护启动原因)。若合闸中断未产生，则执行步骤K4：判断定时中断是否产生。若定时中断未产生，则返回执行步骤K2。若定时中断产生，则执行步骤K5：判断接触器31是否合闸。若接触器31未合闸，则执行步骤K6：循环记录电压值到第一缓冲区331，进而返回执行步骤K2.若接触器31合闸，则执行步骤K7：顺序记录电压值到第二缓冲区332。接下来执行步骤K8：判断第二缓冲区332是否已满。若第二缓冲区332未满，则执行步骤K4。若第二缓冲区332已满，则执行步骤K9：关闭定时中断、关闭合闸中断。接着执行步骤K10：将第一缓冲区331电压值数据移动到快照数据区Dn。然后执行步骤K11：将第二缓冲区332保存的电压值数据移动到快照数据区Dn中，并且将从第二缓冲区332的复制的电压值数据拼接于中从第一缓冲区331复制的电压值数据之后，形成完整快照。然后执行步骤K12：判断接触器31是否分闸。若接触器31未分闸，则继续等待，再次执行步骤K12。若接触器31分闸，则执行下一次钢轨电位限制和电压波形记录过程的步骤K1。

钢轨电位限制装置30中可编程逻辑控制器32可以采用西门子公司生产的S7-1200，实现电位限制保护功能和波形记录功能。可编程逻辑控制器32根据电压波形快照容量以及分辨率要求开辟第一缓冲区331、第二缓冲区332和存储单元333，定义合闸前记录指针P1、合闸后记录指针P2、电压波形快照记录指针P3、存放合闸瞬间记录指针P1的暂存指针P0、快照号ID、快照数据区Dn、合闸时间T(即合闸瞬间的时钟信息)和合闸类型Y(即合闸输出的类型)等变量。其中快照数据区Dn和快照号ID为断电保存数据变量。快照号ID＝n，取值为1、2、…，对每一张快照进行编号，快照号ID为n的快照存储于快照数据区Dn。存储单元333包括复数个快照数据区Dn。快照数据区Dn存储主程序中初始化变量，合闸前记录指针P1指向第一缓冲区331的开头，快照号ID初始化为1，开启定时器中断和合闸中断。定时间隔为快照要求的分辨率，也就是电压值数据的采样时间间隔。接触器合闸后通过常开辅助触点的反馈上升边沿作为触发中断的触发条件。

整个钢轨电位限制和电压波形记录过程还可以描述如下：接触器处于分闸状态，合闸中断未产生，定时中断产生后由于是分闸，电压值记录到指针P1指向的第一缓冲区331中，记录后指针P1下移，直到移出第一缓冲区331再回到第一缓冲区331开头，实现循环记录电压值数据。当保护条件满足(即电压值大于阈值)立即输出接触器合闸命令，接触器的常开辅助触点触发中断，中断服务程序将合闸标记置1，保存合闸前指针P1到指针P0，记录当前时钟到合闸时间T，保护输出类型存放到合闸类型Y变量中，合闸后记录指针P2指向合闸后第二缓冲区332开头，此时记录以及指针状态见图4虚框内容。这里，作为一个示意性的实施方式，电压波形快照除了记录电压值数据，还记录合闸时间和合闸类型，便于现场钢轨回流原因分析。

在之后的定时器中断中由于是合闸，电压值记录到第二缓冲区332中，记录后指针P2下移，直到移出第二缓冲区332为止。然后把整张快照数据复制到当前快照号ID所指的快照数据区Dn中，快照记录指针P3指向快照数据区Dn开头，把指针P1指向的第一缓冲区331中的内容复制到指针P3指向的数据区Dn中，指针P1和指针P3分别下移，当指针P1移出缓冲区后返回到第一缓冲区331开头，直到指针P1等于指针P0为止。这里可以看到，记录指针P1指向的数据是第一缓冲区331中存储的接触器31合闸前最早的一个电压值数据是a_n，最新的一个电压值数据是a_n的前一个电压值数据。第一缓冲区331中存储的电压值数据按照时间顺序分别为a_n、a_n+1、…、a₁、a₂、…。也就是说第一缓冲区331中存储的接触器31合闸前最新的第一长度L1的电压值数据为a_n、a_n+1、…、a₁、a₂、…。这里随着P1指针的移动，将第一缓冲区331中的所有电压值数据均复制到快照数据区Dn中，即第一长度L1等于第三长度L3。但并不以此为限，可以将第一缓冲区331中的部分电压值数据复制到快照数据区Dn中，即第一长度L1大于第三长度L3。

再将指针P2指向合闸后第二缓冲区332开头，指针P2指向的第二缓冲区332内容复制到指针P3指向的数据区Dn中，直到指针P2移出第二缓冲区332。这里可以看到，第二缓冲区332中存储的电压值数据按照时间顺序分别为b₁、b₂、…。也就是说第二缓冲区332中存储的接触器31合闸后最早的第二长度L2的电压值数据为b₁、b₂、…。这里随着P2指针的移动，将第二缓冲区332中的所有电压值数据均复制到快照数据区Dn中，即第二长度L2等于第四长度L4。但并不以此为限，可以将第二缓冲区332中的部分电压值数据复制到存储单元333中，即第二长度L2大于第四长度L4。这样，将第一缓冲区331中存储的所有电压值数据和第二缓冲区332中所有的电压值数据按照时间顺序存储于数据区Dn中，拼接形成电压波形快照。

再复制合闸时间T、合闸类型Y、快照号ID到快照数据区Dn。

快照号ID加1，如果电压波形快照超过存储单元333所能存放的张数则快照号ID赋值为1，下次合闸保护产生时将记录到下一个快照号ID的数据区Dn上。

基于以太网S7-1200逻辑控制器作为MODBUS TCP的服务器提供远方客户机访问，可访问内容包括钢轨电位限制装置的状态，电压、电流模拟量等。快照数据采用自定义协议应答方式传输。

综上所述，钢轨电位限制及波形记录装置中可编程逻辑控制器实现电压波形快照自动记录并具有以太网络通讯功能。电压波形快照自动记录方法是：接触器分闸状态时钢轨的电压值按一定的周期循环记录到合闸前的数据缓冲区(第一缓冲区)中。接触器常开辅助触点的上升沿作为中断输入，中断产生后保存当前记录指针、当前时钟、保护输出类型并立即停止合闸前的电压值数据记录，按相同周期将电压值记录到合闸后数据缓冲区(第二缓冲区)中，依次存放直到缓冲区满。从已保存的合闸前记录指针开始复制数据到快照数据区，指针循环一周所有的数据都被复制后，将合闸后数据缓冲区的数据拼接在其后，一张合闸前后的电压波形快照生成。可编程逻辑控制器内可存放复数张快照，每张快照具有合闸时间、合闸类型、快照号以及电压波形的电压值数据等信息。网络通讯方法是：基于以太网通讯，建立标准的MODBUS TCP通讯协议，逻辑控制器作为服务器，提供装置的遥信、遥测量。快照数据采用自定义协议应答模式，在收到远方客户机请求后发送电压波形快照的全部数据。

本发明的有益效果是，钢轨电位限制及波形记录装置实时监测电压与记录，启动保护的同时自动产生电压快照，动作与记录同步精度高数据更精确。复数张快照存储具有一定的缓冲量无需及时取走，需要时随时可提供下载。测量保护记录于一体，使用方便不会丢失每一个动作可获得完整数据。快照除电压波形数据外还包含合闸的保护类型、合闸的发生时间点，便于现场钢轨回流原因分析。装置扩展了网络功能提供实时监测、下载快照，便于远程监控与下载。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.钢轨电位限制及波形记录装置，包括：

一接触器(31)，其电连接于一钢轨(20)和大地之间；和

一可编程逻辑控制器(32)，其包括：

一CPU模块(33)，其包括：

一运算单元(330)，其能够获取所述钢轨(20)的电压值，将所述电压值与一阈值进行比较，并根据所述比较的结果控制所述接触器(31)的合分闸，以限定所述钢轨(20)与大地之间的电位差，

一第一缓冲区(331)，其用于循环存储所述接触器(31)合闸前所述运算单元(330)获得的最新的第一长度(L1)的电压值数据，和

一第二缓冲区(332)，其用于存储所述接触器(31)合闸后所述运算单元(330)获得的最早的第二长度(L2)的电压值数据；和

一模拟量输入模块(34)，所述运算单元(330)通过所述模拟量输入模块(34)获取所述钢轨(20)的电压值；

其中，所述运算单元(330)还能够从所述第一长度(L1)的电压值数据中选取最新的第三长度(L3)的电压值数据并从所述第二长度(L2)的电压值数据中选取最早的第四长度的电压值数据，将所述第三长度(L3)的电压值数据和所述第四长度(L4)的电压值数据按时间顺序进行拼接形成一电压波形快照。

2.如权利要求1所述的钢轨电位限制及波形记录装置，其特征在于，所述运算单元(330)将所述电压值与一阈值进行比较，并根据所述比较的结果控制所述接触器(31)的合分闸，具体包括：若所述电压值小于等于所述阈值，所述运算单元(330)控制所述接触器(31)分闸；若所述电压值大于所述阈值，所述运算单元(330)控制所述接触器(31)合闸。

3.如权利要求1所述的钢轨电位限制及波形记录装置，其特征在于，所述可编程逻辑控制器(32)还包括一存储单元(333)，用于循环存储最新产生的至少一张所述电压波形快照。

4.如权利要求1所述的钢轨电位限制及波形记录装置，其特征在于，所述第一长度(L1)等于所述第三长度(L3)，所述第二长度(L2)等于所述第四长度(L4)。

5.如权利要求1所述的钢轨电位限制及波形记录装置，其特征在于，所述电压波形快照还包括合闸类型(Y)和合闸时间(T)。

6.钢轨电位限制及波形记录方法，包括：

对一钢轨(20)的电压值进行采样；

将采样得到的所述电压值与一阈值进行比较，并根据所述比较的结果控制一电连接于所述钢轨(20)和大地之间的接触器(31)的合分闸，以限定所述钢轨(20)与大地之间的电位差；

将所述接触器(31)合闸前采样得到的最新的第一长度(L1)的电压值数据存循环储至一第一缓冲区(331)中直至所述接触器(31)合闸；

将所述接触器(31)合闸后采样得到的最早的第二长度(L2)的电压值数据存储至第二缓冲区(332)中直至所述第二缓冲区(332)满；

从所述第一长度(L1)的电压值数据中选取最新的第三长度(L3)的电压值数据并从所述第二长度(L2)的电压值数据中选取最早的第四长度(L4)的电压值数据，将所述第三长度(L3)的电压值数据和所述第四长度(L4)的电压值数据按时间顺序进行拼接形成一电压波形快照。

7.如权利要求6所述的钢轨电位限制及波形记录方法，其特征在于，将采样得到的所述电压值与一阈值进行比较，并根据所述比较的结果控制一电连接于所述钢轨(20)和大地之间的接触器(31)的合分闸，以限定所述钢轨(20)与大地之间的电位差，具体包括：若所述电压值小于等于所述阈值，控制所述接触器(31)分闸；若所述电压值大于所述阈值，控制所述接触器(31)合闸。

8.如权利要求6所述的钢轨电位限制及波形记录方法，其特征在于，还包括将最新产生的至少一张所述电压波形快照循环存储至一存储单元(333)。

9.如权利要求6所述的钢轨电位限制及波形记录方法，其特征在于，所述第一长度(L1)等于所述第三长度(L3)，所述第二长度(L2)等于所述第四长度(L4)。

10.如权利要求6所述的钢轨电位限制及波形记录方法，其特征在于，所述电压波形快照还包括合闸类型(Y)和合闸时间(T)。