CN110286282A - 一种驼峰测长设备在线监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种驼峰测长设备在线监测系统及方法，通过设置电流检测电路和电压检测电路，能够连续、实时地监测驼峰测长设备送端电压、送端电流以及受端电压，根据检测得到的电流和电压分析测长设备运行状态，是否故障以及故障位置，对其中的受端电压采用算法，实时转换为空闲长度信息，通过空闲长度的异常波动，从而准确的锁定松动钢轨接续线的位置，本发明精度高、功能齐全，满足电务段、驼峰车间工区对于驼峰站测长设备的管理和现场维护的实际需要，弥补了目前国内关于驼峰测长设备在线监测的空缺。
Description
技术领域
本发明涉及铁路轨道监测领域，具体涉及一种驼峰测长设备在线监测系统及方法。
背景技术
随着我国编组站逐步实现了驼峰自动化，驼峰信号设备的日常维护问题日渐突出，现有技术中对信号设备中测长设备的日常维护主要存在以下突出问题：
1、在测长设备故障时，目前只有驼峰控制系统记录的室内受端经过滤波器后的电压值，缺少室内分线盘处的送端电压、送端电流监测和室内分线盘受端电压监测，这就导致在设备故障时不能快速定位是室内还是室外故障，不便于现场故障排查。
2、对室外钢轨接续线的检修，需要工区人员定期去室外对钢轨接续线进行逐一检查，确保钢轨接续线无松动。因室外钢轨接续线数量多、室外距离较远，且必须在天窗点内进行，所以需要耗费大量的人力，且检测结果容易出现误差。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，从而提供一种驼峰测长设备在线监测系统及方法，具体方案如下：
一种驼峰测长设备在线监测系统，所述监测系统包括处理器、电流检测电路和电压检测电路；
所述电压检测电路中设置有第一熔断器、第二熔断器、第一电阻、第二电阻、TVS管、电磁隔离器、第一运放和第二运放；
所述第一熔断器的一端用于连接外部负极输入，第一熔断器的另一端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接TVS管的第一端，TVS管的第二端连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接第二熔断器的一端，第二熔断器的另一端用于连接外部正极输入；
所述TVS管的第一端和第二端分别连接电磁隔离器的第一引脚和第二引脚；所述电磁隔离器的第三引脚和第四引脚分别连接第一运放的负极输入端和正极输入端；第一运放的输出端连接所述第二运放的负极输入端，第二运放的正极输入端用于连接电源；第二运放的输出端作为电压检测电路的输出端。
进一步的，所述电流检测电路的输出端连接所述处理器，所述电流检测电路中设置有电流传感器，所述电流互感器通过滤波电路和稳压电路后连接所述电流检测电路的输出端。
进一步的，所述电流互感器的输出端连接第三电阻的两端，第三电阻并联有第一电容，第一电容的两端通过第四电阻并联第二电容，第二电容的两端并联稳压二极管，稳压二极管的两端作为所述电流检测电路的输出端。
进一步的，所述电压检测电路包括：
用于检测测长设备送端电压的第一电压检测电路；
用于检测测长设备的受端电压的第二电压检测电路；
所述第一电压检测电路和第二电压检测电路的输出端连接所述处理器。
进一步的，所述电流传感器为穿孔霍尔电流互感器。
本发明还提供了一种驼峰测长设备在线监测方法，包括以下步骤：
通过上述驼峰测长设备在线监测系统实时获取测长设备的送端电压、送端电流和受端电压；
如果所述送端电压超过对应的阈值或者送端电流超出对应的阈值，则发出测长送端异常报警，并提示故障位置是室内测长送电端；
如果所述送端电压和送端电流正常，而受端电压超出对应的阈值，则发出测长受端异常报警，并提示故障位置是室外测长设备；
如果所述送端电压和送端电流正常，而受端电压有瞬间突变时，则发出钢轨接续线松动报警，并提示松动钢轨接续线的位置。
进一步的，在试验测长区段上选取N个采样点，在每个采样点处用封线短接轨道电路，记录每个采样点与传感器的采样距离；
当列车在所述试验测长区段上运行时，记录列车到达每个采样点处时测长设备的受端电压，得到N组数据；对N组数据采用曲线拟合方式得到采样距离和受端电压的线性方程；
当列车运行在实际测长区段时，检测测长设备的受端电压，当检测到所述受端电压超过电压阈值或者产生瞬间突变时，将此时检测到的受端电压代入所述线性方程计算得到对应的采样距离，该计算得到的采样距离对应的位置即为钢轨接续线松动的位置。
进一步的，所述线性方程为：
L＝Ka+KbV+KcV2+KdV3+KeV4
其中，L为所述采样距离，V为所述受端电压，Ka、Kb、Kc、Kd、Ke为系数。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明具有以下优点：
本发明通过设置电流检测电路和电压检测电路，能够连续、实时地监测驼峰测长设备送端电压、送端电流以及受端电压，根据检测得到的电流和电压分析测长设备运行状态，是否故障以及故障位置，对其中的受端电压采用算法，实时转换为长度信息，通过长度的异常波动，从而准确的锁定松动钢轨接续线的位置，本发明精度高、功能齐全，满足电务段、驼峰车间工区对于驼峰站测长设备的管理和现场维护的实际需要，弥补了目前国内关于驼峰测长设备在线监测的空缺。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明实施例中电压检测电路图；
图3是本发明实施例中受端电压位置示意图；
图4是本发明实施例中电流检测电路图；
图5是本发明实施例中模拟多路选择器的引脚示意图；
图6是本发明实施例中DSP的引脚示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例
系统结构
本实施例中驼峰测长设备在线监测系统包括送端电流检测电路、送端电压检测电路和受端电压检测电路，送端电压、送端电流、受端电压的采样位置均是在分线柜(室内室外设备的分界点)，便于现场进行测长设备的日常维护及测长设备故障时快速定位故障位置。电压电流检测电路均连接处理单元(即测长设备采集系统)，测长设备采集系统又依次通过驼峰信号集中监测系统、服务器连接远程终端，实现测长设备送端电压、送端电流和受端电压的实时监测。
本实施例中送端电压和受端电压的检测电路相同，以检测受端电压为例，如图2所示，V1-和V1+两端检测测长设备的受端电压，电压检测电路中设置有PTC1、PTC2、高阻R42、高阻R43、TVS管、电磁隔离器TR1、运放U10A和运放U10B；
PTC1的一端用于连接外部负极输入V1-，PTC1的另一端连接高阻R42的一端，高阻R42的另一端连接TVS管的第一端，TVS管的第二端连接高阻R43的一端，高阻R43的另一端连接PTC2的一端，PTC2的另一端用于连接外部正极输入V1+；
TVS管的第一端和第二端分别连接电磁隔离器TR1的引脚1和引脚2；电磁隔离器TR1的引脚3和引脚4分别连接运放U10A的负极输入端和正极输入端；运放U10A的输出端连接运放U10B的负极输入端，运放U10B的正极输入端用于连接电源，运放U10B的负极输入端用于连接电源；运放U10B的输出端作为电压检测电路的输出端。
如图3所示，V1-和V1+两端检测防雷分线柜中8和10两点。采集到的电压经过PTC(可恢复保险丝)、高阻、TVS管、电磁隔离TR1后，经两级运算放大器后输出AD1，AD1直接连接到DSP的AD管脚，由DSP完成采集，如图6所示。其中第一级运放U10A是将电流转换为电压，原因是TR1为1mA输入/1mA输出的电磁隔离模块，所以第一级运放U10A将电流转换成电压。第二级运放U10B作用是信号调理，进行信号放大抬升、滤波。TVS管(瞬变电压抑制器)防止因遭到类似高压冲击而串入后级的测量电路中，提高模块耐高压的能力。
如图4所示，本实施例中电流检测电路包括穿孔霍尔电流互感器，并且依据安全设计原则，采用穿孔霍尔电流互感器进行原始数据采集，将测长设备的送端线路(即输入侧线路)从穿孔霍尔电流互感器中间穿过，穿孔霍尔电流互感器需±12V供电，穿孔霍尔电流互感器的输出经过滤波和稳压后，再经模拟多路选择器74HC4051后，输出到DSP的AD端口，由DSP完成采集，模拟多路选择器74HC4051和DSP的引脚连接关系如图5和图6所示。
检测方法
如图1所示，检测测长设备的送端电压、送端电流和受端电压；如果送端电压超过对应的阈值或者送端电流超出对应的阈值，则发出测长送端异常报警，并提示故障位置是室内测长送电端；
如果送端电压和送端电流正常，而受端电压超出对应的阈值，则发出测长受端异常报警，并提示故障位置是室外测长设备；如果送端电压和送端电流正常，而受端电压有瞬间突变时，则发出钢轨接续线松动报警，并提示松动钢轨接续线的位置。
在钢轨接续线无松动的情况下，溜放车辆的过程中，空闲长度是连续平滑的变化，但在钢轨接续线松动时，在车轮压到松动接续线的瞬间，空闲长度会有瞬间突变，根据空闲长度是否有瞬间突变，判断是否有钢轨接续线松动，并根据瞬间突变的长度，提示松动接续线的精确位置，减小现场检修钢轨接续线的工作量。
在试验测长区段上选取N(N≥4)个采样点，在每个采样点处用封线短接轨道电路，记录每个采样点与传感器的采样距离；
当列车在试验测长区段上运行时，记录列车到达每个采样点处时测长设备的受端电压，得到N组数据；对N组数据采用曲线拟合方式得到采样距离和受端电压的线性方程；
当列车运行在实际测长区段时，检测测长设备的受端电压，当检测到受端电压超过电压阈值或者产生突变时，将此时检测到的受端电压代入线性方程计算得到对应的采样距离，即测长设备的空闲长度，该计算得到的采样距离对应的位置即为钢轨接续线松动的位置。
线性方程为：
L＝Ka+KbV+KcV2+KdV3+KeV4 (1)
其中，L为采样距离，V为受端电压，Ka、Kb、Kc、Kd、Ke为系数，本实施例中根据N组数据得到线性方程时曲线拟合采用最小二乘法。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (8)
1.一种驼峰测长设备在线监测系统，其特征在于：所述监测系统包括处理器、电流检测电路和电压检测电路；
所述电压检测电路中设置有第一熔断器、第二熔断器、第一电阻、第二电阻、TVS管、电磁隔离器、第一运放和第二运放；
所述第一熔断器的一端用于连接外部负极输入，第一熔断器的另一端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接TVS管的第一端，TVS管的第二端连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接第二熔断器的一端，第二熔断器的另一端用于连接外部正极输入；
所述TVS管的第一端和第二端分别连接电磁隔离器的第一引脚和第二引脚；所述电磁隔离器的第三引脚和第四引脚分别连接第一运放的负极输入端和正极输入端；第一运放的输出端连接所述第二运放的负极输入端，第二运放的正极输入端用于连接电源；第二运放的输出端作为电压检测电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的驼峰测长设备在线监测系统，其特征在于：所述电流检测电路的输出端连接所述处理器，所述电流检测电路中设置有电流传感器，所述电流互感器通过滤波电路和稳压电路后连接所述电流检测电路的输出端。
3.根据权利要求2所述的驼峰测长设备在线监测系统，其特征在于：所述电流互感器的输出端连接第三电阻的两端，第三电阻并联有第一电容，第一电容的两端通过第四电阻并联第二电容，第二电容的两端并联稳压二极管，稳压二极管的两端作为所述电流检测电路的输出端。
4.根据权利要求1至3任一项所述的驼峰测长设备在线监测系统，其特征在于，所述电压检测电路包括：
用于检测测长设备送端电压的第一电压检测电路；
用于检测测长设备的受端电压的第二电压检测电路；
所述第一电压检测电路和第二电压检测电路的输出端连接所述处理器。
5.根据权利要求4所述的驼峰测长设备在线监测系统，其特征在于：所述电流传感器为穿孔霍尔电流互感器。
6.一种驼峰测长设备在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过权利要求1所述驼峰测长设备在线监测系统实时获取测长设备的送端电压、送端电流和受端电压；
如果所述送端电压超过对应的阈值或者送端电流超出对应的阈值，则发出测长送端异常报警，并提示故障位置是室内测长送电端；
如果所述送端电压和送端电流正常，而受端电压超出对应的阈值，则发出测长受端异常报警，并提示故障位置是室外测长设备；
如果所述送端电压和送端电流正常，而受端电压有瞬间突变时，则发出钢轨接续线松动报警，并提示松动钢轨接续线的位置。
7.根据权利要求6所述的驼峰测长设备在线监测方法，其特征在于：在试验测长区段上选取N个采样点，在每个采样点处用封线短接轨道电路，记录每个采样点与传感器的采样距离；
当列车在所述试验测长区段上运行时，记录列车到达每个采样点处时测长设备的受端电压，得到N组数据；对N组数据采用曲线拟合方式得到采样距离和受端电压的线性方程；
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8.根据权利要求7所述的驼峰测长设备在线监测方法，其特征在于：所述线性方程为：
L＝Ka+KbV+KcV2+KdV3+KeV4
其中，L为所述采样距离，V为所述受端电压，Ka、Kb、Kc、Kd、Ke为系数。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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