CN108663614A - 带有交流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有交流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒；有一个电阻回路，所述电阻回路有一个电阻，所述电阻的一端穿过第一电流传感器与第一端子连接，所述电阻的另一端与第二端子连接，所述第一电流传感器的信号输入第一信号调理单元经信号调理后，由第一A/D转换单元输送到微处理单元。本发明可以解决对于影响交流道岔表示电路工作质量的如电阻、二极管、电缆线路等要素的状态进行监测及通过信号分析方式进行道岔位置判定仍然是一个空白的问题。

Description

带有交流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒

技术领域

本发明涉及铁路信号设备技术领域，尤其是一种带有交流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒。

背景技术

随着我国铁路的高速发展，对铁路安全高效运行要求越来越高，铁路信号设备在整个铁路运行中扮演非常重要的角色，一个小小的故障就有可能使行车秩序被打乱、安全得不到保证。目前对于铁路信号设备的维护一般采取定期检查和更换的方式，而在运行过程中的状态是未知的，再由于机械室内铁路信号设备种类、数量都比较多，即使设备出现了故障也比较难查找，这就使得对故障处理的效率大大降低。铁路道岔表示电路用于反映道岔的开通位置，由表示继电器、变压器、表示二极管、电阻、电容、转辙机接点、电缆线路等构成，其工作质量直接影响行车秩序和行车安全。目前对于表示电路的监测一般是通过继电器来实现的，当继电器闭合就表示电路通，当继电器没闭合，就表示电路断路；而对于影响表示电路工作质量的如电阻、电容、二极管、电缆线路等要素的状态监测及通过信号分析方式进行道岔位置判定仍然是一个空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有交流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒，它可以解决对于影响表示电路工作质量的如电阻、电容、二极管、电缆线路等要素的状态监测及通过信号分析方式进行道岔位置判定仍然是一个空白的问题。

为了解决上述问题，本发明采用的一个技术方案是：这种带有交流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒，有一个电阻回路，所述电阻回路有一个电阻，所述电阻的一端穿过第一电流传感器与第一端子连接，所述电阻的另一端与第二端子连接，所述第一电流传感器的信号输入第一信号调理单元经信号调理后，由第一A/D转换单元输送到微处理单元。

上述技术方案中，更为具体的方案还可以是：所述电阻回路有二个，每个所述电阻回路分别有一个电阻，分别为第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端并联后与第三端子连接，所述第一电阻的另一端和所述第二电阻的另一端分别穿过第一电流传感器及第二电流传感器并联后与第四端子连接，所述第一电流传感器、第二电流传感器的信号分别输入第一信号调理单元、第二信号调理单元调理后分别通过第一A/D转换单元、第二A/D转换单元传输到微处理单元。

更进一步：所述第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器均为电流互感器或霍尔电流传感器的任一种。

进一步：所述微处理单元还连接有显示单元、通信模块和报警单元。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：由于本发明设有电流传感器，所以本发明可以对表示电路中的电流进行监测，通过对电路中的电流进行监测对影响表示电路中容易发生劣化的元件如电阻、电容进行判别，通过对电路中的电流进行监测对影响表示电路工作质量的要素如电阻、电容、二极管、电缆线路等的状态监测并通过信号分析方式进行道岔位置故障的判定，从而实现了道岔表示电路故障定位，方便快速处理故障恢复设备的正常使用，减少故障延时。实现道岔表示电路相关器件由故障修、定期轮修改为状态修，提高设备的可用性、可靠性，减少人力物力浪费，提高劳动生产效率，减轻维护人员的安全压力，提高铁路运输效率，保证行车安全。

附图说明

图1是实施例1的电路原理示意图。

图2是实施例2的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述：

实施例1

图1所示的带有交流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒，有一个电阻回路，电阻回路有一个电阻R，电阻R的一端穿过第一电流传感器H10通过第一端子分别与阻容盒外的外电阻Rx一端和继电器DBJ一端连接，外电阻Rx的另一端与二极管Z的阴极连接，二极管Z的阳极与道岔电机的B相绕组连接，继电器DBJ的另一端与道岔电机的A相绕组连接，道岔电机的C相绕组与变压器DB1次级的一端连接，道岔电机的三相绕组为Y型连接；电阻R的另一端通过第二端子与变压器DB1的次级的另一端连接，第一电流传感器H10的信号输入第一信号调理单元S11经信号调理后由第一A/D转换单元S13输送到微处理单元S15。

第一电流传感器H10的电流信号输送到第一信号调理单元S11，电流信号经第一信号调理单元S11和调理后通过第一A/D转换单元S13传输到微处理单元S15。微处理单元S15还连接有显示单元S16、通信模块S17和报警单元S18。本实施例中，第一电流传感器H10为电流互感器或霍尔电流传感器的任一种。

第一电流传感器单元H10的作用是以隔离的方式把铁路信号设备中的电阻电流变换成电压信号；第一信号调理单元S11的作用是对第一电流传感器单元H10输出的电流信号进行放大、滤波、线性化补偿、保护等；第一A/D转换单元S13的作用是对第一信号调理单元S11输出的信号进行A/D转换；微处理器单元S15的作用是通过对电流采样数据进行数字滤波、正负半周信号分析、频谱分析来判定表示电路工作状态,并将判定结果状态于显示单元S16进行显示、于报警单元S18进行报警控制、于通信模块S17进行信息发送；显示单元S16的作用是显示表示电路工作各个状态，该状态包括了表示电路正常、表示电路劣化、表示电路开路、二极管或电缆短路、二极管开路、电容短路或开路、道岔四开或转换、道岔定位和道岔反位；通信模块S17的作用是将微处理器单元S15处理判定出的表示电路工作各个状态与外部元件进行通信；报警单元S18的作用是输出设备报警声音和开关量；电源单元S19的作用是电源供给和电源变换、为阻容盒提供稳定的电源。

如图1所示，当电流为正半周时，电流从P1点流经电阻R到达P4点，由于二极管Z的单向导通特性，电流只能从P4点依次流经继电器DBJ、道岔电机的A相绕组、P3点、道岔电机的C相绕组到达P2点；当电流为负半周时，电流从P2流经道岔电机的C相绕组到达P3点，然后分开两路分别流入继电器DBJ和二极管Z、外电阻Rx到达P4点，再由P4点流入电阻R到达P1点；其正负半周电流值计算如下：变压器DB1输出电压为110V，电阻R的阻值为1000欧姆，继电器DBJ的型号为JPXC-1000，其电阻值为1000欧姆，外电阻Rx的阻值为300欧姆。根据欧姆定律得出流经电阻R的正半周电流I=U/(R+继电器DBJ的电阻)/2，即I=110/(1000+1000)/2=0.0275A；流经电阻R的负半周电流I=U/(R+(DBJ电阻并联Rx))/2=110/(1000+(1000×300/(1000+300)))/2≈0.045A，根据并联电阻特性，电阻值大的通过电流小，反之电流大，计算得出流经继电器DBJ的负半周电流I=0.045×300(1000+300) ≈0.010A；从以上计算结果可以看出，在一个完整的周期内，正半周的电流流过继电器DBJ达到了0.0275A之高，而负半周只有0.010A,由于存在正反方向电流的差异，确保在继电器DBJ上形成一个正向的直流电压值使得继电器DBJ正常吸合。下面通过具体计算分析，判定交流道岔表示电路工作各个状态：

（1）道岔表示电路正常与劣化的判定：根据上述的分析，流经电阻R正半周的电流为0.0275A，流经电阻R负半周的电流为0.045A，可得流经电阻R的电流有效值为以上两个电流之和，即I=0.0275+0.045=0.0825A。通过第一电流传感器H10把流经电阻R的电流转成电压信号，经第一信号调理单元S11进行放大、滤波、线性化补偿、保护等，再经第一A/D转换单元S13进行A/D转换，微处理器单元S15对采集数据进行有效值计算，计算出流经电阻R的电流值，当电流大于等于0.0825A×80%时判定道岔表示电路正常，当电流小于0.0825A×80%时判定道岔表示电路劣化。在实际应用中，劣化一般表现为线路老化或接线部位被氧化。

（2）道岔表示电路开路的判定：根据上述的描述，当第一电流传感器H10测出电流为0A时判定道岔表示电路开路。在实际应用中，由于道岔在转换过程中表示电路是处于开路状态的，同时道岔转换时长也不应超过30秒，因此当连续30秒以上检测到0A电流时判定道岔表示电路处于开路状态。

（3）道岔表示电路二极管或电缆短路的判定：当二极管Z被击穿短路或电缆短路时，电流就会以全波形式流经电阻R，通过第一电流传感器H10把流经电阻R的电流转成电压信号，经信号第一调理单元S11进行放大、滤波、线性化补偿、保护等，再经第一A/D转换单元S13进行A/D转换，微处理器单元S15对采集数据进行有效值计算，根据上述的描述，这时的电流有效值应该等于负半周电流的两倍，即：0.045A×2=0.090A，再对采集数据进行频谱分析计算针对50Hz的信噪比，当电流测得大于等于0.090A×80%=0.072A、信噪比大于0dB时判定道岔表示电路二极管或电缆短路。

（4）道岔表示电路二极管开路的判定：当二极管Z开路时，电流就会以全波形式流经电阻R，通过第一电流传感器H10把流经电阻R的电流转成电压信号，经第一信号调理单元S11进行放大、滤波、线性化补偿、保护等，再经第一A/D转换单元S13进行A/D转换，微处理器单元S15对采集数据进行有效值计算，根据上述描述，这时的电流有效值应该等于正半周电流的两倍，即：0.0275A×2=0.055A，再对采集数据进行频谱分析计算针对50Hz的信噪比，当电流测得大于等于0.055A×80%=0.044A、信噪比大于0dB时判定道岔表示电路二极管开路。

（5）道岔表示电路道岔位置的判定：道岔所处的位置共有三种情况，即定位、反位、四开，当道岔从定位变到反位或从反位变到定位，二极管Z和外电阻Rx的极性是经过外部节点进行交替转换的。根据上述描述，微处理器单元S15通过对采集到的电流数据进行极性判断，当流经电阻R正半周的电流大于负半周时，表示道岔在定位，反之在反位。

实施例2

图2所示的带有交流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒，电阻回路有二个，每个电阻回路各有一个电阻，分别为第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端和第二电阻R2并联后通过第三端子与变压器DB1的次级的一端连接，第一电阻R1的另一端和第二电阻R2的另一端分别穿过第一电流传感器H10及第二电流传感器H11并联连接后通过第四端子与阻容盒外的外电阻Rx的一端连接，外电阻Rx的另一端与二极管Z的阴极连接，二极管Z的阳极与道岔电机的B相绕组连接，继电器DBJ的一端与道岔电机的A相绕组连接，继电器DBJ的另一端接在第一电阻R1和第二电阻R2与外电阻Rx的连线近外电阻Rx处，道岔电机的C相绕组与变压器DB1的次级的另一端连接，道岔电机的三相绕组为Y形连接；第一电流传感器H10、第二电流传感器H11的信号分别输入第一信号调理单元S11和第二信号调理单元S12调理后分别通过第一A/D转换单元S13、第二A/D转换单元S14传输到微处理单元S15。微处理单元S15还连接有显示单元S16、通信模块S17和报警单元S18。

本实施例中，第一电流传感器H10和第二电流传感器H11为电流互感器或霍尔电流传感器的任一种。

实施例2的工作原理与实施例1的工作原理基本一样，只是实施例2中用了两个阻值相等的电阻构成的电阻回路来代替实施例1中的电阻回路，其目的是为了提高设备的可靠性、安全性。

图2中采用第一电阻R1、第二电阻R2,分别通过第一电流传感器H10、第二电流传感器H11检测是否有电流来判定第一电阻R1、第二电阻R2是否有故障，当第一电流传感器H10测得电流为0时表明第一电阻R1有故障，当第二电流传感器H11测得电流为0时表明、第二电阻R2有故障。

Claims (4)

1.一种带有交流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒，其特征在于：有一个电阻回路，所述电阻回路有一个电阻，所述电阻的一端穿过第一电流传感器与第一端子连接，所述电阻的另一端与第二端子连接，所述第一电流传感器的信号输入第一信号调理单元经信号调理后，由第一A/D转换单元输送到微处理单元。

2.根据权利要求1所述的带有交流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒，其特征在于：所述电阻回路中有二个，每个所述电阻回路分别有一个电阻，分别为第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端并联后与第三端子连接，所述第一电阻的另一端和所述第二电阻的另一端分别穿过第一电流传感器及第二电流传感器并联后与第四端子连接，所述第一电流传感器、第二电流传感器的信号分别输入第一信号调理单元、第二信号调理单元调理后分别通过第一A/D转换单元、第二A/D转换单元传输到微处理单元。

3.根据权利要求1或2所述的带有交流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒，其特征在于：所述第一电流传感器、第二电流传感器均为电流互感器或霍尔电流传感器的任一种。

4.根据权利要求1或2所述的带有交流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒，其特征在于：所述微处理单元还连接有显示单元、通信模块和报警单元。