CN107070500A - 用于zpw2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统，包括室外采集分机、PLC‑485协议转换器电源一体机、室外监测通信处理机、铁路信号集中监测系统和ZPW2000维护系统；所述的室外采集分机与ZPW2000轨道电路室外部分连接，所述的PLC‑485协议转换器电源一体机与室外采集分机连接，所述的PLC‑485协议转换器电源一体机与室外监测通信处理机连接，所述的室外监测通信处理机分别与铁路信号集中监测系统、ZPW2000维护系统连接。与现有技术相比，本发明具有能准确定位故障，智能分析故障原因，帮助维护人员解决实际问题等优点。

Description

用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统
技术领域
本发明涉及一种铁路设备的监测系统，尤其是涉及一种用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统。
背景技术
目前ZPW2000轨道电路室外监测逐渐被重视，传统的室外监测仅仅是两点一线式的数据采集，如何做到采集数据共享、多系统多元化分析，使采集数据有效利用，更能准确定位故障，智能分析故障原因，帮助维护人员解决实际问题是需要研究的课题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统，包括室外采集分机、PLC-485协议转换器电源一体机、室外监测通信处理机、铁路信号集中监测系统和ZPW2000维护系统；所述的室外采集分机与ZPW2000轨道电路室外部分连接，所述的PLC-485协议转换器电源一体机与室外采集分机连接，所述的PLC-485协议转换器电源一体机与室外监测通信处理机连接，所述的室外监测通信处理机分别与铁路信号集中监测系统、ZPW2000维护系统连接。
所述的PLC-485协议转换器电源一体机采用电力载波通信方式与室外采集分机连接；所述的PLC-485协议转换器电源一体机采用RS-485总线通信方式与室外监测通信处理机连接。
所述的PLC-485协议转换器电源一体机将PLC协议转换器和电力载波隔离电源合二为一，采用电力载波通信方式与室外采集分机通信，实时接收采集的ZPW2000轨道室外电路末端模拟量数据。
所述的PLC-485协议转换器电源一体机设有4个电力载波接口和4个RS-485通信接口，能同时连接4条电力载波通道，每个接口能连接不少于20个室外采集分机。集成性好，且高度只有2U，能方便安装在车站的欧标机柜内，更好的与信号集中监测系统集成。
所述的室外监测通信处理机采用网络通信方式与铁路信号集中监测系统连接，所述的室外监测通信处理机采用CAN总线通信方式与ZPW2000维护系统连接。
所述的室外监测通信处理机设有RS-485、CAN、网络接口，能接收下层采集数据，同时又能将数据传输给上层的铁路信号集中监测系统和ZPW2000维护系统，所述的室外监测通信处理机通过RS-485接口与PLC-485协议转换器电源一体机连接，所述的室外监测通信处理机通过网络接口与信号集中监测系统连接，所述的室外监测通信处理机通过带光电隔离的CAN接口与ZPW2000维护系统连接。
所述的室外监测通信处理机能在900ms内扫描所有总线上的采集设备，拥有不少于8个RS-485接口，能连接两台PLC-485协议转换器电源一体机，能接收不少于160个室外采集分机的数据，数据通信实时性好，集成度高。
该系统具备智能诊断功能，当区段空闲条件下出现电压、电流异常变化时，自动分析确定出引起电压、电流异常的故障区域，给出预警信息及维修建议；当区段出现异常红光带时，自动分析确定出引起红光带的故障区域，给出报警信息及维修建议；能回放故障时的采集信息帮助人工分析故障原因。
与现有技术相比，本发明能准确定位故障，智能分析故障原因，帮助维护人员解决实际问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中1为室外采集分机，2为PLC-485协议转换器电源一体机，3为室外监测通信处理机，4为铁路信号集中监测系统，5为ZPW2000维护系统，6为室内电源屏。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种应用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统，所述的设备包括室外采集分机1、PLC-485协议转换器电源一体机2、室外监测通信处理机3，铁路信号集中监测系统4，ZPW2000维护系统5。所述的室外采集分机1与ZPW2000轨道电路室外部分连接，所述的PLC-485协议转换器电源一体机2采用电力载波通信方式与室外采集分机1连接，所述的PLC-485协议转换器电源一体机2采用RS-485总线通信方式与室外监测通信处理机3连接，所述的室外监测通信处理机3分别采用网络通信方式与铁路信号集中监测系统4连接，采用CAN总线通信方式与ZPW2000维护系统5连接。
供电电源包括依次连接的室内电源屏6以及PLC-485协议转换器电源一体机2，该PLC-485协议转换器电源一体机2与室外采集分机1连接。
以下对部分功能举例说明：
(一)故障智能定位
当区段空闲条件下出现电压、电流异常变化时，自动分析确定出引起电压、电流异常的故障区域，给出预警信息及维修建议。
当区段出现异常红光带时，自动分析确定出引起红光带的故障区域，给出报警信息及维修建议。
能回放故障时的采集信息帮助人工分析故障原因。
系统定位的功能区域如下：
1.室内发送端方向切换电路区域；
2.发送端模拟网络；
3.室外发送端电缆通道；
4.室外发送端调谐区、调谐匹配单元；
5.发送端调谐匹配单元钢轨引接线；
6.主轨线路；
7.接收端调谐匹配单元钢轨引接线；
8.室外接收端调谐区、调谐匹配单元；
9.室外接收端通道；
10.接收端模拟网络；
11.室内接收端方向切换电路区域。
(二)设备设计合理安装方便
PLC-485协议转换器电源一体机是将PLC协议转换器和电力载波隔离电源合二为一，采用电力载波通信方式与室外采集分机通信，实时接收采集的ZPW2000轨道室外电路末端模拟量数据，拥有4个电力载波接口和4个RS-485通信接口，能同时连接4条电力载波通道，每个接口能连接不少于20个室外采集分机，集成性好，且高度只有2U，能方便安装在车站的欧标机柜内，更好的与信号集中监测系统集成。
室外监测通信处理机是ZPW2000轨道电路室外监测的主要通信设备，同时拥有RS-485、CAN、网络接口，能接收下层采集数据，同时又能将数据传输给上层的信号集中监测系统和ZPW2000维护系统，它通过RS-485接口与PLC-485协议转换器电源一体机连接，通过网络接口与信号集中监测系统连接，通过带光电隔离的CAN接口与ZPW2000维护系统连接。室外监测通信处理机能在900ms内扫描所有总线上的采集设备，拥有不少于8个RS-485接口，能连接两台PLC-485协议转换器电源一体机，能接收不少于160个室外监测分机的数据，数据通信实时性好，集成度高。
本发明的性能：
1)室外采集分机外壳阻燃符合GB/T 2408-2008“塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法”9.4的V1阻燃要求。线缆的阻燃标准符合GB/T19666－2005“阻燃和耐火电线电缆通则”中低烟、无卤、阻燃的要求和基本型产品标准的相关要求。
2)通信分机与PLC-485协议转换器电源一体机之间的通信不会对ZPW-2000设备造成干扰，编码使用不同于ZPW-2000系统的编码方式，通信频点范围大于30kHz，并采取有效的频点自监测措施；
3)每路通道在室内外分界口增加防雷措施；每条物理总线之间的电源、通信均做到可靠隔离。
4)室外数据监测设备应具备电缆或光纤传输通信能力。
5)采集分机外壳防护应满足GB 4208-2008外壳防护等级(IP代码)的规定，防护等级为IP54级。
6)室外采集分机参照TB/T 2846-2015的试验方法进行测试，测试条件按照4.2中振动条件要求，X、Y、Z三个方向，每个方向扫频循环5次，频率(f)为10Hz～200Hz时，加速度为20m/s2。
7)平均故障间隔时间(MTBF)≥50000小时。
8)射频电磁场辐射抗扰度：检验机箱端口，质量指标执行标准GB/T 24338.5-2009第6.2条表1，符合性能判据B级，检验方法执行标准GB/T 17626.3。
9)工频磁场抗扰度：检验机箱端口，质量指标执行标准GB/T 24338.5-2009第6.2条表1，符合性能判据A级，检验方法执行标准GB/T 17626.8。
10)静电放电抗扰度：检验机箱端口，质量指标执行标准GB/T 24338.5-2009第6.2条表1，符合性能判据B级，检验方法执行标准GB/T 17626.2。
11)脉冲磁场抗扰度：检验机箱端口，质量指标执行标准GB/T 24338.5-2009第6.2条表1，符合性能判据B级，检验方法执行标准GB/T 17626.9。
12)射频场感应的传导骚扰抗扰度：检验电源端口、串口、网络接口，质量指标执行标准GB/T 24338.5-2009第6.2条表2、表3、表4，符合性能判据B级，检验方法执行标准GB/T17626.6。
13)电快速瞬变脉冲群抗扰度：检验电源端口、串口、网络接口，质量指标执行标准GB/T 24338.5-2009第6.2条表2、表3、表4，符合性能判据B级，检验方法执行标准GB/T17626.4。
14)浪涌抗扰度：检测电源端口，质量指标执行标准GB/T 24338.5-2009第6.2条表3、表4，符合性能判据B级，检验方法执行标准GB/T 17626.5。
15)传导发射：检测电源口，质量指标执行标准GB/T 24338.5-2009第5条，检验方法执行标准GB/T 17799.4中表2。
16)辐射发射：质量指标执行标准GB/T 24338.5-2009第5条，应用3m测量距离，检验方法执行标准GB/T 17799.4中表1。
17)雷电电磁脉冲防护试验：检验交流220V引入口、室外采集分机电源端口，质量指标执行标准TB/T 3074-2003第9.4表10，符合性能判据B级，检验方法执行标准TB/T3074-2003第9.4.1条。
18)雷电电磁脉冲防护试验：串口发送及接收口、网络通信发送及接收口，质量指标执行标准TB/T 3074-2003第9.4表10，符合性能判据B级，检验方法执行标准TB/T 3074-2003第9.4.2条。
19)低温试验：按GB/T 2423.1-2001中试验Ab的规定进行，温度渐变时间应不大于30min，不通电。严酷等级-5℃±3℃(室内)，-40℃±3℃(室外)，持续时间2h。
20)高温试验：按GB/T 2423.2-2001中试验Bb的规定进行，温升时间应不大于30min，通电。严酷等级40℃±2℃(室内)，70℃±2℃(室外)，持续时间2h。
21)恒定湿热试验：测试对象为室内设备，按GB/T2423.3-2006进行试验。无包装，不通电，严酷等级2d。
22)交变湿热试验：测试对象为室外设备，按GB/T 2423.4-1993中试验Bb的规定进行，不通电，降温阶段相对湿度应不大于95％。严酷等级：高温温度为40℃±2℃，试验周期2d。
23)室外采集电缆的使用符合《ZPW-2000轨道电路技术条件》(TB/T3206-2008)中规定的电缆使用原则；
24)室外采集电缆应上行与下行、发送与接收应分缆设计，不得在发送和接收电缆间交叉连通；
25)室外采集分机每条传输通道使用2芯电缆；
26)每台室外监测通信处理机工作负荷不大于350W，每个室外采集分机的工作负荷不大于10W.
27)当轨道电路轨旁设备采用单体盒时，采集分机可安装在单体盒背面；当轨道电路轨旁设备有两个单体盒时，在防护盒内空闲位置可靠安装；
28)所有采集分机均固定牢靠，安装位置不能影响箱盒的盖子关闭，不能触碰、遮挡箱盒内的任何电气连接端子，不得破坏ZPW-2000轨道电路设备自身结构，采集配线应布线整齐；
29)电流传感器应可靠安装在防护箱盒内。特殊情况下，可放置于防护盒外部，安装牢固。
30)室外设备使用环境应满足《ZPW-2000轨道电路技术条件》(TB/T3206-2008)所规定的要求，室内设备工作环境温度-5℃～+40℃；相对湿度不大于90％(温度为常温时)；大气压力：70kPa～106kPa(海拔3 000米以下)。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统，其特征在于，包括室外采集分机(1)、PLC-485协议转换器电源一体机(2)、室外监测通信处理机(3)、铁路信号集中监测系统(4)和ZPW2000维护系统(5)；所述的室外采集分机(1)与ZPW2000轨道电路室外部分连接，所述的PLC-485协议转换器电源一体机(2)与室外采集分机(1)连接，所述的PLC-485协议转换器电源一体机(2)与室外监测通信处理机(3)连接，所述的室外监测通信处理机(3)分别与铁路信号集中监测系统(4)、ZPW2000维护系统(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统，其特征在于，所述的PLC-485协议转换器电源一体机(2)采用电力载波通信方式与室外采集分机(1)连接；所述的PLC-485协议转换器电源一体机(2)采用RS-485总线通信方式与室外监测通信处理机(3)连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统，其特征在于，所述的PLC-485协议转换器电源一体机(2)将PLC协议转换器和电力载波隔离电源合二为一，采用电力载波通信方式与室外采集分机通信，实时接收采集的ZPW2000轨道室外电路末端模拟量数据。
4.根据权利要求2所述的一种用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统，其特征在于，所述的PLC-485协议转换器电源一体机(2)设有4个电力载波接口和4个RS-485通信接口，能同时连接4条电力载波通道，每个接口能连接不少于20个室外采集分机(1)。
5.根据权利要求1所述的一种用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统，其特征在于，所述的室外监测通信处理机(3)采用网络通信方式与铁路信号集中监测系统(4)连接，所述的室外监测通信处理机(3)采用CAN总线通信方式与ZPW2000维护系统(5)连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统，其特征在于，所述的室外监测通信处理机(3)设有RS-485、CAN、网络接口，能接收下层采集数据，同时又能将数据传输给上层的铁路信号集中监测系统(4)和ZPW2000维护系统(5)，所述的室外监测通信处理机(3)通过RS-485接口与PLC-485协议转换器电源一体机(2)连接，所述的室外监测通信处理机(3)通过网络接口与信号集中监测系统(4)连接，所述的室外监测通信处理机(3)通过带光电隔离的CAN接口与ZPW2000维护系统(5)连接。
7.根据权利要求5所述的一种用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统，其特征在于，所述的室外监测通信处理机(3)能在900ms内扫描所有总线上的采集设备，拥有不少于8个RS-485接口，能连接两台PLC-485协议转换器电源一体机(2)，能接收不少于160个室外采集分机(1)的数据，数据通信实时性好，集成度高。
8.根据权利要求1所述的一种用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统，其特征在于，该系统具备智能诊断功能，当区段空闲条件下出现电压、电流异常变化时，自动分析确定出引起电压、电流异常的故障区域，给出预警信息及维修建议；当区段出现异常红光带时，自动分析确定出引起红光带的故障区域，给出报警信息及维修建议；能回放故障时的采集信息帮助人工分析故障原因。
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