CN1695997A - 铁路信号点灯监控系统及其调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁路信号点灯监控系统及其调整方法。本发明通过互感变压器将灯丝监督继电器连接到回路中，并根据所述的灯丝监督继电器和回路工作电流值，调整所述互感变压器的匝数和变比，从而能够实现在不改变系统电源电压的情况下，采用现有灯丝监督继电器监督任意大小的线路工作电流，从而监测到线路是否发生故障，以确保安全。另外可提高既有JZXC－H18型灯丝监督继电器的返回系数。使在采用LED小功率信号机时还能充分发挥其节能优点、提高防雷和抗干扰性能、降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁路信号点灯监控系统及其调整方法。
技术背景
现有铁路信号点灯监控系统如图1中所示，将信号灯H和L分别连接在两点灯单元B的输出端，所述两点灯单元B的输入端分别并联在电源端，且在所述点灯单元的一个输入端与电源之间串联有信号继电器XJ的触点，所述电源经点灯单元降压后为信号灯供电，所述点灯单元和控制电路构成点灯回路，输入到点灯单元的电流，也就是点灯回路工作电流。为了安全考虑，在点灯单元B的另一输入端和电源之间串联灯丝监督继电器DJ，当信号灯正常时，其点灯回路工作电流大于灯丝监督继电器DJ的励磁值，使所述的灯丝监督继电器DJ励磁，表示线路工作正常。当信号灯因故障熄灭时，此时电路中只有电缆漏泄电流及设备空载电流，电路中电流小于灯丝监督继电器的保持值，使其释放，表示故障。随着信号机控制距离的增加，电缆漏泄电流也增加，因此要求继电器的返还系数(释放值/励磁值)越大越好。目前既有设备电路参数是：最远信号机控制距离十几公里、电源AC220V、信号灯为12V/25瓦、灯丝监督继电器基本型号为JZXC-H18型(励磁值100mA，释放值40mA)，在长大区间信号机采用JZXC-16F型(励磁值140mA，释放值80mA)、电路中正常电流大于140mA。
近年来节能、长寿命的LED光源正逐步在铁路信号上应用，由于其节能，达到原标准亮度需要的功率不及原信号灯的1/2，因此工作电流就比较小、功率低，就使得上述电路无法实现监督作用。目前对于JZXC-16F型灯丝监督继电器的电路，还没有一厂家的LED信号机能适用。对于采用JZXC-H18型电路的目前采用三种方法：一是加大功率，满足灯丝监督继电器工作值的需要。这显然失去了节能的优点，又增加了成本，不可取。二是试制新型工作电流较小的灯丝监督继电器。此方法的缺点是大大减少了信号机的控制距离。因为励磁值小的继电器其释放值更小。如EP型LED发光盘采用新试制的JZXC-H142型继电器，其励磁值为40mA，释放值为20mA。当电缆线路漏泄电流加设备的空载电流大于20mA后就不能保证故障导向安全了。根据该型号信号机的参数计算，信号机的控制距离只能到达1.2公里。第三种方法是改变系统电源，由220V改为110V，从而使同功率的电流加大了一倍。此方法优点既节能又增加了信号机的控制距离，但缺点是：①是需要改变系统电源，由220V改为110V，不适用于现有供电系统；②由于LED光源只要有微安级电流就能使其发光，故必需在LED光源内设置门限电路，使干扰电源在一定值以下时，保证LED光源不发光。当电源电源为110V时，抗干扰门限电压受电源电压限制，在某些强干扰场合如果干扰电压超过80V后便不能使用。③仍不适合既有JZXC-16F型灯丝监督继电器。
发明内容
本发明克服了上述缺点，提供一种结构简单、监督可靠性高，应用范围广的铁路信号点灯监控系统，及其调整方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种铁路信号点灯监控系统，包括信号继电器、灯丝监督继电器、点灯单元、信号灯，所述信号灯连接在所述点灯单元的输出端，所述点灯单元的输入端并联在电源端，且所述信号继电器的触点串联在所述点灯单元的一个输入端与电源之间，还包括一个互感变压器，所述互感变压器的初级线圈串联在上述点灯单元与电源之间，所述互感变压器的次级输出与所述的灯丝监督继电器相连。
所述互感变压器的初级线圈匝数可大于或小于次级线圈的匝数。
所述点灯单元工作电流小于灯丝监督继电器可靠工作值时，互感变压器初级线圈匝数可大于次级线圈匝数；当所述点灯单元工作电流远大于灯丝监督继电器可靠工作值时，互感变压器初级线圈匝数可小于次级匝数。
所述信号灯的功率可小于或等于25W。
所述互感变压器次级回路阻抗可为小于或等于60欧姆。
所述互感变压器中铁芯的功率可大于继电器功率的4倍或以上。
所述灯丝监督继电器可为既有的JZXC-H18、JZXC-16F型或其它任何型号。
一种用于上述铁路信号点灯监控系统中，调整互感变压器初级和次级线圈匝数的方法，包括如下步骤：
1)需要增加继电器励磁时的线路电流时，可以减少初级匝数；反之需要减少继电器励磁时的线路电流，可以增加初级匝数为。
2)调整所述互感变压器次级线圈匝数，即调整互感变压器的变比，使继电器的返还系数达到最大。
3)调整次级线圈后会影响继电器励磁时的线路电流值，当增加次级线圈匝数，继电器励磁时的线路电流值会增加，反之减少次级线圈匝数，继电器励磁时的线路电流值会减小。
在需要准确度较高时，可重复上述过程进行反复调整。
本发明通过互感变压器将灯丝监督继电器连接到回路中，并根据所述灯丝监督继电器和回路工作电流值，调整所述互感变压器的匝数和变比，实现在不改变系统电源电压的情况下，采用现有灯丝监督继电器监督任意大小的线路工作电流，从而监测到线路是否发生故障，以确保安全。另外，在采用了JZXC-H18型继电器作为灯丝监督继电器时，能够提高所述灯丝继电器的返回系数。使在采用小功率信号灯时还能充分发挥其节能优点、提高防雷和抗干扰性能、降低成本。
本发明与现有技术相比有以下优点：
1、最大限度提高节能性能，降低成本。
2、提高了现有JZXC-H18型等灯丝监督继电器的“返还系数，使其实际返回系数由54％提高到70％以上，提高了信号机的控制距离。
3、当在室外信号灯光源内设置抗干扰门限电路时，所述抗干扰门限电路的启动电压可选择大于150V，与降压方式相比大大提高了抗干扰能力。
4、本发明在与新型小功率LED光源配合时，互感变压器初级线圈匝数大于次级线圈匝数，继电器接在互感变压器次级。因此，灯丝监督继电器的防雷性能大大提高，横向电压减少3倍以上，纵向电压减少几十倍以上。
5、适应性强。不用改变既有的电源、既有的灯丝监督继电器，包括JZXC-16F型等，现有的各种小功率LED信号灯都能适用。
附图说明
图1为现有技术的电路原理图
图2为本发明的电路原理图
图3为本发明中互感变压器与灯丝监督继电器的原理图
表4为本发明和现有技术性能对比表
表5为实施例中部分不同参数互感器与灯丝监督继电器配合表
具体实施方式
如图2所示，本发明包括一个信号继电器XJ、灯丝监督继电器DJ、点灯单元B、信号灯H、L和互感变压器HB，所述灯丝监督继电器DJ为JZXC-H18型，所述两个信号灯H、L本别连接在所述两个点灯单元BH、BL的输出端，所述两点灯单元BH、BL的输入端分别并联在电源端，且所述每个点灯单元的一个输入端与分别连接在所述信号继电器XJ的两个触点端，所述信号继电器XJ的公共端与经过一个过流保护装置RD1后与电源端相连，所述每个点灯单元BH、BL的另一个输入端分别相连，并依次与所述互感变压器HB的初级和另一过流保护装置RD2串联后连接在另一电源端，所述互感变压器的次级与所述灯丝监督继电器相连，所述信号继电器接点XJ用于控制信号灯H回路和信号灯L回路之间切换。所述点灯单元和信号灯置于室外，其余部分置于室内，用于控制所述信号灯的工作，并监测信号灯是否发生故障。
工作过程中，电源经室外信号点灯单元给所述信号灯H、L供电。如果信号灯光源采用功率较小的信号灯时，电路中电流i1小于灯丝监督继电器工作电流时，互感变压器HB初级线圈匝数L1＞次级线圈匝数L2。由于L1＞L2，故互感变压器次级线圈通过的电流i2＞i1。只要适当选择L1与L2的比值，使i2满足灯丝监督继电器工作值的需要。反之，当光源信号灯的功率很大，即i1远大于灯丝继电器工作值时，可选择互感变压器线圈L1＜L2，使i2＜i1来满足灯丝继电器工作值的需要。
这样，能够实现在不改变系统电源电压的情况下，采用现有灯丝监督继电器实现监督任意大小的线路工作电流，从而监测到线路是否发生故障，以保证行车安全。
同时，如图3中所示，由于JZXC-H18型灯丝监督继电器本身线圈电阻较小，励磁电压较低，仅约3.2V，用另外的单独线圈，给所述灯丝监督继电器供电，即所述灯丝监督继电器线圈与整流器串联接到所述互感变压器的次级线圈L2上，利用该继电器内整流桥的非线性来提高返回系数。由于L2两端电压较低，在该继电器释放时L2上电压为2.3V左右，此时，继电器内整流器的二极管处于刚刚打开，非线性较大的区段，在此范围内，电路电流越小，二极管内阻越大，故提高了继电器的释放值，而在继电器励磁值处，励磁电压相对释放电压要高，非线性影响较小，故提高了继电器的返回系数。同时，由于原点灯回路阻抗较大约几千欧姆，而本发明的所述互感变压器次级回路阻抗只有几十欧姆，故二极管内阻的变化对原点灯电路影响不大。
同时可提高现有灯丝监督继电器的“返回系数”，既保证了安全、提高的抗干扰和防雷性能，又可发挥新型光源节能的优点。
因此通过改变互感变压器不同的参数，可使灯丝监督继电器与不同的线路电流配合。如表5中所示，本实施例中所述灯丝监督继电器采用整流型JZXC-H18灯丝监督继电器，经过本发明可把JZXC-H18型继电器的返还系数大大提高，同时可改变其励磁值以适应不同功率的信号灯。以EP型LED发光盘为例，可采用表5中励磁线路电流为65.6mA、释放值为45mA的参数。该发光盘工作电流为80mA大于65.6mA的1.2倍，可保证继电器可靠励磁，而释放值比其新试制的JZXC-H142型继电器大25mA。这样就大大提高了该LED发光盘的控制距离。
此外，选择互感变压器铁芯的功率远远大于实际消耗的功率，能够使所述互感变压器在回路电流较小时效率低，回路电流较大时效率较高，使互感变压器的工作在效率随电流增加而增加的区段，从而也能够提高灯丝监督继电器的返还系数。
通过调整互感变压器的参数，能够使任何线路电流都能与灯丝监督继电器很好的配合。由于所述互感变压器工作状态既非互感器，又非变压器，理论计算不易准确，首先需要初步估算，再经实际调整，便能取得理想的效果。调整过程如下：
1、当需要增加灯丝监督继电器励磁时的线路电流时，需减少初级线圈匝数；反之，当需要减少灯丝监督继电器励磁时的线路电流时，需增加初级线圈匝数。
2、在改变初级线圈匝数的同时，对次级线圈的匝数做相应调整，进而调整互感变压器的变比，使继电器的返还系数达到最大。
3、调整次级线圈后会影响继电器励磁时的线路电流值，当增加次级线圈匝数，继电器励磁时的线路电流值会增加，反之减少次级线圈匝数，继电器励磁时的线路电流值会减小。
4、当需要准确度较高时，可重复步骤1～3，进行反复调整。
本发明结构简单，适应性强，不用改变既有的电源和灯丝监督继电器，现有的各种小功率LED信号机都能适用，最大限度提高节能性能，降低成本。并且能够提高现有灯丝监督继电器的返还系数，使其实际返回系数由54％提高到70％以上，提高了信号机的控制距离。而且，本发明在与新型小功率LED光源配合时，互感变压器初级线圈匝数大于次级线圈匝数，灯丝监督继电器接在互感变压器次级。因此，灯丝监督继电器的防雷性能大大提高，横向电压减少3倍以上，纵向电压减少几十倍以上。
另外，为了抑制干扰，LED信号机在室外信号灯光源与点灯单元之间串联有抗干扰门限电路(图中未显示)，由于采用本发明可不必降压，因此启动电压可选择大于150V，与降压方式相比大大提高了抗干扰能力。
| 项目 | 加大LED光源功率，达到灯丝继电器的需要 | 试制小电流灯丝监督继电器 | 降低系统电源电压，由220V减为110V | 本发明 |
| 节能(以白织灯信号机，线路工作电流150mA作对比) | 0 | 节能47％ | 节能60％ | 节能60％以上 |
| 系统电源 | 不变 | 不变 | 改变 | 不变 |
| 灯丝监督继电器 | 不变 | 改变 | 不变 | 不变 |
| 信号机控制距离 | 一般 | 短 | 远 | 远 |
| 电路复杂程度 | 复杂 | 复杂 | 简单 | 简单 |
| 抗干扰门限电压可取范围 | 高 | 高 | 低 | 高 |
| 不同功率光源与灯丝监督继电器配合 | 不灵活 | 不灵活 | 不灵活 | 灵活 |
| 灯丝监督继电器防雷性能 | 一般 | 一般 | 一般 | 强 |
| JZXC-H18型灯丝监督继电器返回系数 | 54％ | 54％ | 54％ | 70％ |
| 成本 | 高 | 高 | 低 | 低 |
| 既有灯丝继电器为JZXC-16F型 | 不适合 | 不适合 | 不适合 | 适合 |
表4
| 初级电感(H) | 继电器励磁时线路电流 | 继电器释放时线路电流 | 实际返还系数 |
| 1.1 | 37.7 | 26.5 | 70.3 |
| 1.06 | 40.5 | 28.3 | 69.9 |
| 0.99 | 43.3 | 30.7 | 70.9 |
| 0.94 | 46 | 32.6 | 70.9 |
| 0.86 | 50 | 35.7 | 71.4 |
| 0.83 | 51.7 | 37.1 | 71.8 |
| 0.79 | 55 | 38.5 | 70 |
| 0.73 | 58 | 40 | 68.9 |
| 0.54 | 65.6 | 45 | 68.6 |
表5
Claims (9)
1.一种铁路信号点灯监控系统，包括信号继电器、灯丝监督继电器、点灯单元、信号灯，所述信号灯连接在所述点灯单元的输出端，所述点灯单元的输入端并联在电源端，且所述信号继电器的触点串联在所述点灯单元的一个输入端与电源之间，其特征在于：还包括一个互感变压器，所述互感变压器的初级线圈串联在上述点灯单元与电源之间，所述互感变压器的次级输出与所述的灯丝监督继电器相连。
2.根据权利要求1所述的铁路信号点灯监控系统，其特征在于：所述互感变压器的初级线圈匝数大于或小于次级线圈的匝数。
3.根据权利要求2所述的铁路信号点灯监控系统，其特征在于：所述点灯单元工作电流小于灯丝监督继电器可靠工作值时，互感变压器初级线圈匝数大于次级线圈匝数；当所述点灯单元工作电流远大于灯丝监督继电器可靠工作值时，互感变压器初级线圈匝数小于次级匝数。
4.根据权利要求1或2或3所述的铁路信号点灯监控系统，其特征在于：所述信号灯的功率小于或等于25W。
5.根据权利要求1或2或3所述的铁路信号点灯监控系统，其特征在于：所述互感变压器次级回路阻抗为小于或等于60欧姆。
6.根据权利要求1或2或3所述的铁路信号点灯监控系统，其特征在于：所述互感变压器中铁芯的功率大于继电器功率的4倍或以上。
7.根据权利要求1或2或3所述的铁路信号点灯监控系统，其特征在于：所述灯丝监督继电器为既有的JZXC-H18、JZXC-16F型或其它任何型号。
8.一种用于上述铁路信号点灯监控系统中，调整互感变压器初级和次级线圈匝数的方法，包括如下步骤：
1)需要增加继电器励磁时的线路电流时，可以减少初级匝数；反之需要减少继电器励磁时的线路电流，可以增加初级匝数为。
2)调整所述互感变压器次级线圈匝数，即调整互感变压器的变比，使继电器的返还系数达到最大。
3)调整次级线圈后会影响继电器励磁时的线路电流值，当增加次级线圈匝数，继电器励磁时的线路电流值会增加，反之减少次级线圈匝数，继电器励磁时的线路电流值会减小。
9.根据权利要求8所述的调整互感变压器初级和次级线圈匝数的方法，其特征在于：在需要准确度较高时，重复上述过程进行反复调整。
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