CN202421443U - 一种轨道电路一次参数的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轨道电路一次参数的测量装置，包括：向钢轨发送模拟信号的信号输出模块；获取钢轨轨面电压及信号输出模块输出电流的信号采集模块，信号采集模块将采集到电压和电流转换成数字信号；与信号采集模块电连接的信号处理模块，信号处理模块接收数字信号，并将数字信号进行运算处理；分别与上位机、信号输出模块、信号采集模块和信号处理模块电连接的控制模块。因此，本实用新型提供的测量装置具有体积小，测量方便等优点。

Description

一种轨道电路一次参数的测量装置

技术领域

本实用新型涉及轨道电路领域，更具体的说，涉及轨道电路一次参数的测量装置。

背景技术

轨道电路是以一段铁路线路的钢轨为导体构成的电路，用于自动、连续检测这段线路是否被机车车辆占用，也用于控制信号装置或转辙装置，以保证行车安全的设备。

现有用于测量轨道电路一次参数的装置主要包括频响分析仪、功率放大器、隔离变压器、采样电阻、连接导线和220V电源。在测试过程中，先利用220V电源给频响分析仪供电，频响分析仪会输出一个测试信号，该测试信号被功率放大器放大后，再流经保护用的隔离变压器，然后从隔离变压器引出两根导线，一根经过取样电阻上钢轨，另一根直接上钢轨，通过这两根导线将测试信号送上钢轨。再分别利用一对导线接收钢轨的电压和电流，其中，一对导线连接钢轨和频响分析仪的第一接口，该导线用于将轨面电压取回到频响分析仪；另一对导线连接取样电阻和频响分析仪的第二接口，该导线用于将测试信号电流取回到频响分析仪。在频响分析仪接收到轨面电压和电流后，可以通过相关的公式及计算软件，得到轨道电路的一次参数。

在对现有技术的研究和实践过程中，本实用新型的发明人发现现有技术存在以下问题：

由于现有的测量装置为通多台用测量仪器组合而成，需要发电机提供电源，设备较多、体积大且笨重，现场测试存在诸多不便。

因此，如何制作一种体积小，测试方便的测量装置，成为目前最需要解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的设计目的在于，提供一种轨道电路一次参数的测量装置，以减小测量装置的体积，使工作人员测量更加方便。

本实用新型实施例是这样实现的：

一种轨道电路一次参数的测量装置，包括：

向钢轨发送模拟信号的信号输出模块；

获取所述钢轨上电压和电流的信号采集模块，所述信号采集模块将采集到所述电压和电流转换成数字信号；

与所述信号采集模块电连接的信号处理模块，所述信号处理模块接收所述数字信号，并将所述数字信号进行运算处理；

分别与上位机、所述信号输出模块、所述信号采集模块和所述信号处理模块电连接的控制模块。

优选地，在上述的轨道电路一次参数的测量装置中，还包括与所述信号输出模块、信号采集模块、信号处理模块和控制模块电连接的电源。

优选地，在上述的轨道电路一次参数的测量装置中，所述电源具体包括依次电连接的锂电池、开关和电源逆变器。

优选地，在上述的轨道电路一次参数的测量装置中，所述信号输出模块具体包括依次电连接信号频率生成器、第一数模转换器、滤波器和功率放大器。

优选地，在上述的轨道电路一次参数的测量装置中，所述信号输出模块还包括与所述第一数模转换器电连接的第二数模转换器。

优选地，在上述的轨道电路一次参数的测量装置中，所述信号采集模块具体包括电压采样器、电流采样器、第一隔离电路、第二隔离电路、第一模数转换器和第二模数转换器；

所述电流采样器、第一隔离电路和第一模数转换器依次电连接；

所述电压采样器、第二隔离电路和第二模数转换器依次电连接。

优选地，在上述的轨道电路一次参数的测量装置中，所述信号输出模块具体包括第一频谱分析仪、第二频谱分析仪和分别与所述第一频谱分析仪、第二频谱分析仪电连接的数据运算器。

优选地，在上述的轨道电路一次参数的测量装置中，所述控制模块具体包括完成对信号输出模块输出信号的频率、信号的幅度及电流取样电阻值的控制；对信号采集模块采集电压、电流时机的控制；对信号处理模块的控制及获取信号处理模块处理数据的结果；同时完成与上位机信号的交互、获取启动测试命令，并把计算结果输出给上位机。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的技术方案具有以下优点和特点：

在本实用新型提供的方案中，信号输出模块将模拟信号发送至钢轨上；再利用信号采集模块接收钢轨上的电压和电流，采集完成后将电压和电流传送至信号处理模块；信号处理模块将信号采集模块采集到的电压和电流进行运算处理，然后通过控制模块传送至上位机进行存储；控制模块接收上位机的控制命令用以控制信号输出模块、信号采集模块和信号处理模块。由于本设备高度集成了信号的生成、放大、采集、处理、控制与通信功能，体积小、重量轻、便于现场操作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的测量装置的示意图；

图2为本实用新型所提供的信号输出模块的示意图；

图3为本实用新型所提供的信号采集模块的示意图；

图4为本实用新型所提供的信号处理模块的示意图；

图5为本实用新型所提供的电源的示意图；

图6为本实用新型所提供的应用例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种轨道电路一次参数的测量装置，请参见图1所示，该测量装置2包括：向钢轨3发送模拟信号的信号输出模块21；获取钢轨3上电压和输出模块1输出电流的信号采集模块22，信号采集模块22将采集到电压和电流转换成数字信号；与信号采集模块22电连接的信号处理模块23，信号处理模块23接收数字信号，并将数字信号进行运算处理，处理后把数据传递给控制模块24；控制模块24分别与上位机1、信号输出模块21、信号采集模块22和信号处理模块23电连接，完成各模块的工作时相互协调。。

在图1所示的实施例中，信号输出模块21将模拟信号发送至钢轨3上；再利用信号采集模块22接收钢轨3上的电压和输出模块21输出电流，采集完成后将电压和电流传送至信号处理模块23；信号处理模块23将信号采集模块22采集到的电压和电流进行运算处理，然后通过控制模块24传送至上位机1进行存储；控制模块24接收上位机1的控制命令用以控制信号输出模块21、信号采集模块22和信号处理模块23。

由于上述测量装置的具体实现存在多种方式，下面通过具体实施例进行详细说明：

请参见图2所示，图2所示的为信号输出模块21的优选结构，该信号输出模块21具体包括依次电连接的存储器211、第一数模转换器212、滤波器213和功率放大器214，另外，还包括与第一数模转换器212电连接的第二数模转换器215。其中，信号频率生成器211用于保存正弦表，并根据控制模块24的控制命令将正弦表按一定的时间间隔逐一的把离散的数据发送给第一数模转换器212；第一数模转换器212根据控制模块24的控制命令，用于将转换输出的信号在时间序列上形成模拟的正弦波信号；第二数模转换器215根据控制模块24的控制命令，用于生成一个幅值不同的基准信号，并将该基准信号提供给第一数模转换器212，用以减少正弦信号的失真，对任意幅值的正弦信号均根据第一数模转换器212的位数取相同的离散点；滤波器213用于将第一数模转换器212产生的模拟正弦波信号，通过多阶的低通滤波器滤除密集台阶的高频成份，使之成为平滑不失真的正弦波信号，通过3阶巴特沃斯低通滤波器，可以得到干净的正弦波。功率放大器214用于将正弦波信号进行低失真度的线性功率放大，从而提高测试信号的抗干扰能力，最终通过取样装置216和引接线送至钢轨3，取样装置216完成把电流转换为电压的功能，其根据控制模块24的控制命令，包括在特定的时机将串联在输出回路中的高精度、低温漂的3Ω、30Ω、300Ω三种取样电阻，取样电阻的开关由系统最优选择。

请参见图3所示，图3所示的为信号采集模块22的优选结构，信号采集模块22具体包括电压采样器224、电流采样器221、第一隔离电路222、第二隔离电路225、第一模数转换器223和第二模数转换器226；电流采样器221、第一隔离电路222和第一模数转换器223依次电连接；电压采样器224、第二隔离电路225和第二模数转换器226依次电连接。其中，电流采样器221用于根据控制模块24的控制命令，获取信号输出模块的输出电流；第一隔离电路222用于将电流采样器221安全的送给第一模数转换器223；第一模数转换器223用于将模拟的电流信号转换为数字信号，以便在信号处理模块23进行运算和处理；电压采样器224用于根据控制模块24的控制命令，在特定的时机将测试起点的轨面电压进行采样；第二隔离电路225用于将电压采样器224送给第二模数转换器226；第二模数转换器226用于将模拟的电压信号转换为数字信号，以便在信号处理模块23进行运算和处理。

请参见图4所示，图4所示的为信号处理模块23的优选结构，该信号输出模块23具体包括第一频谱分析仪231、第二频谱分析仪232和分别与第一频谱分析仪231、第二频谱分析仪232电连接的数据运算器233。其中，第一频谱分析仪231用于将数字化后的取样电流信号进行频谱分析，得到对应信号的模值和幅角；第二频谱分析仪232用于将数字化后的取样电压信号进行频谱分析，得到对应信号的模值和幅角；数据运算器233用于将取样电流、取样电压的模值、幅角计算得到始端的视入阻抗。

在现有技术中，由于现有的测量装置为通用测量仪器，所以其输出电压高达±100V，此外，还带有GPIB数字编程卡，串行总线和VXI总线，最大功率达200W，所以要使用现有的测量装置只能使用220V交流电。然而，测量工作都是在户外进行的，所以测试现场存在取电困难的问题。为了解决现有技术中存在的问题，在图1和图5所示的实施例中，还包括与信号输出模块21、信号采集模块22、信号处理模块23和控制模块24电连接的电源25，其中，电源25具体包括依次电连接的锂电池251、开关252和电源逆变器253。其中，锂电池251用于提供电源能量，电量通过开关252，再经过电源逆变器253给其他部件供电；开关252用于实现电源25与其他部件的通断；电源逆变器253采用震荡电路用于将直流转变为交流，并提供给变压器初级，再将变压器次级交流电源经过整流、滤波、稳压后实现直流输出，实现直流电源的电气隔离。本实用新型提供的测量装置2将一些非必要的部件除去，仅保留测量轨道电路一次参数的相关部件，从而降低了工作电压及功耗，这样电源25就可以采用高容量锂电池251进行供电，所以本实用新型具有取电方便的优点。

请参见图6所示，图6所示的为利用本实用新型提供的测量装置2的应用例。其中，上位机1采用安装有专用软件的笔记本电脑，首先，测得钢轨3上两个机械绝缘节或完全物理隔离的轨缝的距离L；然后，在一个机械绝缘节处，即测试起点按照图6连接测试装置2，即将测量装置2的输入端和输出端均与钢轨3的测试起点相连；其次，在距测试起点L处分别开路和短路，通过上位机1操作测量装置2，分别测量出轨道3此时的开路阻抗ZL和短路阻抗ZL，根据开路阻抗ZL和短路阻抗ZL及长度L即可计算出钢轨的一次参数。

需要说明的是，图1至图6所示的实施例只是本实用新型所介绍的优选实施例，本领域技术人员在此基础上，完全可以设计出更多的实施例，因此不在此处赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种轨道电路一次参数的测量装置，其特征在于，包括：

向钢轨发送模拟信号的信号输出模块；

获取所述钢轨上电压和输出模块输出的电流信号采集模块，所述信号采集模块将采集到所述电压和电流转换成数字信号；

与所述信号采集模块电连接的信号处理模块，所述信号处理模块接收所述数字信号，并将所述数字信号进行运算处理；

分别与上位机、所述信号输出模块、所述信号采集模块和所述信号处理模块电连接的控制模块。

2.根据权利要求1所述的轨道电路一次参数的测量装置，其特征在于，还包括与所述信号输出模块、信号采集模块、信号处理模块和控制模块电连接的电源。

3.根据权利要求2所述的轨道电路一次参数的测量装置，其特征在于，所述电源具体包括依次电连接的锂电池、开关和电源逆变器。

4.根据权利要求1所述的轨道电路一次参数的测量装置，其特征在于，所述信号输出模块具体包括依次电连接的信号频率生成器、第一数模转换器、滤波器和功率放大器。

5.根据权利要求1所述的轨道电路一次参数的测量装置，其特征在于，所述信号采集模块具体包括电压采样器、电流采样器、第一隔离电路、第二隔离电路、第一模数转换器和第二模数转换器；

所述电流采样器、第一隔离电路和第一模数转换器依次电连接；

所述电压采样器、第二隔离电路和第二模数转换器依次电连接。

6.根据权利要求1所述的轨道电路一次参数的测量装置，其特征在于，所述信号处理模块具体包括第一频谱分析仪、第二频谱分析仪和分别与所述第一频谱分析仪、第二频谱分析仪电连接的数据运算器，其主要通过对采集到信号电压、电流的分析，从而完成轨道电路一次参数的计算。

7.根据权利要求1所述的轨道电路一次参数的测量装置，其特征在于，所述控制模块具体包括完成对信号输出模块输出信号的频率、信号的幅度及电流取样电阻值的控制；对信号采集模块采集电压、电流时机的控制；对信号处理模块的控制及获取信号处理模块处理数据的结果；同时完成与上位机信号的交互、获取启动测试命令，并把计算结果输出给上位机。

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