CN202512190U - 轨道电路电特性监测系统 - Google Patents

Abstract

一种轨道电路电特性监测系统，包括钢轨以及用于轨道与总机之间信息传输的轨道电路，所述监测系统包括通过m对实回线与总机连接的m×n台监测分机，每台监测分机结构相同，主要由处理单元、电流采样单元、轨面电压采样单元、限流电阻电压采样单元、通信模块和电源转换模块组成；总机负责对监测分机进行管理、采用轮巡方式与分机建立通信链路，进行数据通信，并将收到的监测信息和数据进行分析处理，进行图表和曲线显示，对超限参数进行报警。本轨道电路电特性监测系统用一台总机与m对实回线上挂接的m×n台分机连接，实现铁路轨道电路电气特性的实时监测，系统结构简单、设计科学、安全可靠，投资省、效率高，可提高铁路运输效率，确保行车安全。

Description

轨道电路电特性监测系统

技术领域

本实用新型涉及铁路轨道电路电气监测领域，尤其涉及一种轨道电路电特性监测系统。

背景技术

[0002] 利用铁路线路的钢轨作导体组成的，用以检查有无列车、传递列车占用信息以及实现地面与列车间传递信息的电路，称之为轨道电路。在铁路信号的日常维护中，通过对轨道电路的电气特性的检测、调整以保证轨道电路的正常运用，是保证行车安全、维护行车秩序的基本条件。目前，对轨道电路的电气特性监测，仅在机械室内间接进行，室外现场的实际状态的检测只能通过人工进行，存在的问题：

1．工作效率低；

2．不能实现连续的在线检测，无法及时向维护人员提供有效的预防手段和故障分析依据，带来安全隐患。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种轨道电路电特性监测系统，实现对轨道电路的电气特性在线监测，从而克服已有技术所存在的上述不足。

本实用新型采取的技术方案是：一种轨道电路电特性监测系统，包括通过m对实回线与总机连接的m×n台监测分机，每台监测分机结构相同，主要由处理单元、电流采样单元、轨面电压采样单元、限流电阻电压采样单元、通信模块、显示模块和电源转换模块组成；

电流采样单元之采集端通过电流传感器与轨道电路其中的一根传输线电气连接，输出端与处理单元连接，其作用是将轨道电路的轨面电流信息传给处理单元；

轨面电压采样单元之采集端与轨道电路的两根传输线连接，输出端与处理单元连接，其作用是将轨道电路轨面电压信息传给处理单元；

限流电阻电压采样单元之采集端与轨道电路限流电阻两端连接，输出端与处理单元连接，其作用是将轨道电路限流电阻电压信息传给处理单元；

通信模块与处理单元连接，其作用一是接受来自总机的指令，二是根据总机的要求将经处理单元分析处理的监测信息发送至总机；

电源转换模块的作用是将来自总机的电源进行转换从而为各有关单元及模块提供工作电源；

处理单元分别与上述各模块及显示模块连接，处理单元的作用是将上述各采样单元所采集的轨面电压、轨面电流、限流电阻电压、钢轨引接线状态、机车信号的载频频率、信号频率、上下偏频等信息进行分析处理、将经过分析处理形成的数据或图表通过显示模块直观显示，并根据总机的要求将监测信息通过通信模块发送至总机；

总机通过m对实回线与m×n台监测分机连接，负责对监测分机进行管理、采用轮巡方式与分机建立通信链路，并进行数据通信，将收到监测分机的监测信息和数据进行分析处理，进行图表和曲线显示，并对超限参数进行报警；根据需要实现历史监测数据的回放或进一步向上位机发送；

上述m和 n的取值范围是：m为1～10之间的任意整数，n为1～200之间的任意整数。

其进一步的技术方案是：所述电流采样单元包括电流传感器和第一整形放大模块，电流传感器的作用是采集轨面电流信息，第一整形放大模块的作用是将电流传感器采集到的轨面电流信息进行整形、放大，然后传输给处理单元。

所述轨面电压采样单元包括第二电压传感器和第二整形放大模块，第二电压传感器的作用一是采集轨面电压信息，二是将轨面电压采样单元与轨道电路间进行电气隔离，第二整形放大模块的作用是将第二电压传器采集到的轨面电压信息进行整形、放大，然后传输给处理单元。

所述限流电阻电压采样单元包括第三电压传感器和第三整形放大模块，第三电压传感器的作用一是采集限流电阻电压信息，二是将限流电阻电压采样单元与轨道电路间进行电气隔离，第三整形放大模块的作用是将第三电压传感器采集到的限流电阻电压信息进行整形、放大，然后传输给处理单元。

所述处理单元包括电流及频率测量模块、电压测量模块；电流及频率测量模块的作用是分析处理采集到的轨面电流、载频频率、信号频率和上下偏频等信息；电压测量模块的作用是分析处理采集到的轨面电压、限流电阻电压等信息；

显示模块的作用是将经过分析处理形成的数据或图表直观显示。

所述处理单元为高速单片机，通过编制软件实现通信调制、解调及完成电压、电流的测量和显示控制等功能。

由于采取上述技术方案，本实用新型之轨道电路电特性监测系统具有以下有益效果：

1．由于本实用新型之轨道电路电特性监测系统可在原轨道电路需要监测的任意区段设置监测分机，分机通过实回线与总机连接，故可对铁路轨道电路电特性和机车信号信息进行实时监测、显示、传输及超限报警，及时为维护人员提供故障分析依据和有效的维护手段，克服了传统依靠人工检测所存在的效率低、不能实现实时监测的弊端，从而极大的提高铁路运输效率，保证行车安全。

2．本实用新型之轨道电路电特性监测系统之电流采样单元、轨面电压采样单元、极限流电阻电压采样单元轨面的采样均通过电流传感器和隔离变压器进行采样，采集电路与原轨道电路没有直接的电气连接，故监测分机的接入不会影响原轨道电路的正常工作。

3．本实用新型之轨道电路电特性监测系统，一台总机可与m对实回线上挂接的n台分机连接，系统结构简单、设计科学、安全、可靠，投资省、效率高。

 下面结合附图和实施例对本实用新型之轨道电路电特性监测系统的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本实用新型实施例一之轨道电路电特性监测系统原理框图（1对实回线1台监测分机）；

图2：本实用新型实施例二之轨道电路电特性监测系统原理框图（1对实回线2台监测分机）；

图3：本实用新型实施例二之轨道电路电特性监测系统原理框图（1对实回线n台监测分机）；

图4：本实用新型之轨道电路电特性监测系统组网框图（m对实回线m×n台监测分机）；

图5：原轨道电路示意图。

Ⅰ—总机，Ⅱ—实回线通道，Ⅲ—监测分机，Ⅳ—钢轨，Ⅴ—轨道线路，Ⅴ1—限流电阻，Ⅴ2—轨道变压器；

00—处理单元，01—电流频率测量模块，02—电压测量模块，10—电流采样单元，11—电流传感器，12—第一整形放大模块，20—轨面电压采样单元， 21—第二电压传感器，22—第二整形放大模块，30—限流电阻电压采样单元，31—第三电压传感器，32—第三整形放大模块，40—电源转换模块，50—通信模块，60—显示模块。

具体实施方式

实施例一

参见附图1，一种轨道电路电特性监测系统，包括通过一对实回线与总机连接的1台监测分机，监测分机设置在轨道电路需监测区段，所述监测分机主要由处理单元00、电流采样单元10、轨面电压采样单元20、限流电阻电压采样单元30、通信模块50、显示模块60和电源转换模块40组成。

电流采样单元10的采集端通过电流传感器11与轨道电路其中的一根传输线电气连接，输出端与处理单元00连接；所述电流采样单元10包括电流传感器11和第一整形放大模块12，电流传感器11的作用是采集轨面电流信息，第一整形放大模块12的作用是将电流传感器11采集到的轨面电流信息进行整形、放大，然后传输给处理单元。

所述轨面电压采样单元20包括第二电压传感器21和第二整形放大模块22，轨面电压采样单元20的采集端即第二电压传感器21的初级端与轨道电路的两根传输线连接，轨面电压采样单元20的输出端即第二整形放大模块22的输出端与处理单元00连接，第二电压传感器21的作用一是采集轨面电压信息，二是将轨面电压采样单元与轨道电路间进行电气隔离，第二整形放大模块22的作用是将第二电压传感器21采集到的轨面电压信息进行整形、放大，然后传输给处理单元。

所述限流电阻电压采样单元30包括第三电压传感器31和第三整形放大模块32，限流电阻电压采样单元30的采集端即第三电压传感器31的初级端与轨道电路限流电阻60两端连接，限流电阻电压采样单元30的输出端即第三整形放大模块32的输出端与处理单元00连接，第三电压传感器31的作用一是采集限流电阻电压信息，二是将限流电阻电压采样单元与轨道电路间进行电气隔离，第三整形放大模块32的作用是将第三电压传感器31采集到的限流电阻电压信息进行整形、放大，然后传输给处理单元00。

通信模块50与处理单元连接，其作用一是接受来自总机的指令，二是根据总机的要求将经处理单元分析处理的监测信息发送至总机。

电源转换模块40的作用是将来自总机的电源转换从而为各有关单元及模块提供工作电源；处理单元00的作用是将上述各采样单元所采集的轨面电压、轨面电流、限流电阻电压、钢轨引接线状态、等信息进行前端处理后进行频率测量、A/D转换、显示及存储，进行分析处理、显示，并根据总机的要求将监测信息通过通信模块发送至总机；

所述处理单元00分别与上述各模块及显示模块60连接，处理单元00包括电流及频率测量模块01、电压测量模块02；电流及频率测量模块01的作用是分析处理采集到的轨面电流、载频频率、信号频率和上下偏频等信息；电压测量模块02的作用是分析处理采集到的轨面电压、限流电阻电压等信息；处理单元00通过电流及频率测量模块01和电压测量模块02将采集到的轨面电流、载频频率、信号频率和上下偏频、轨面电压、限流电阻电压等信息分析处理后形成的数据或图表通过显示模块直观显示，并根据总机的要求将监测信息通过通信模块发送至总机；

所述处理单元采用高速单片机，通过编制软件实现通信调制、解调及完成电压、电流的测量和显示控制等功能。

 总机通过实回线与监测分机连接，负责对监测分机进行管理、并进行数据通信，将收到的监测分机的监测信息和数据进行分析处理，进行图表和曲线显示，并对超限参数进行报警，根据需要实现历史监测数据的回放或进一步向上位机发送。

本实施例用于轨道电路一端为发送端而另一端为接收端的基本轨道使用方式（即发送端和接收端固定使用的方式）。

实施例二

参见附图2，一种轨道电路电特性监测系统，包括通过一对实回线与总机连接的2台监测分机，2台监测分机结构均与实施例一的分机相同，主要由处理单元00、电流采样单元10、轨面电压采样单元20、限流电阻电压采样单元30、通信模块50、显示模块60和电源转换模块40组成。

本实施例用于轨道电路发送端和接收单端在某一时刻是可以转换工作姿态的方式。

实施例三

参见附图3，一种轨道电路电特性监测系统，包括通过一对实回线与总机连接的n台监测分机，n台监测分机结构均与实施例一的分机相同，主要由处理单元00、电流采样单元10、轨面电压采样单元20、限流电阻电压采样单元30、通信模块50、显示模块60和电源转换模块40组成， n为1～200之间的任意整数。

实施例四

参见附图4，一种轨道电路电特性监测系统，包括通过m对实回线与总机连接的m×n台监测分机，n台监测分机结构均与实施例一的分机相同，主要由处理单元00、电流采样单元10、轨面电压采样单元20、限流电阻电压采样单元30、通信模块50、显示模块60和电源转换模块40组成，m为1～10之间的任意整数，n为1～200之间的任意整数。

在上述实施例一至实施例四中，总机通过实回线向监测分机提供所需的电源，并通过该实回线完成与分机的数据通信；总机采用轮巡的方式巡呼监测分机，被叫监测分机应答后向总机发送监测数据，总机接收后对监测数据进行分析处理，按图表和曲线的形式显示轨道面电压、轨面电流、载频、偏频和信号频率，并对超过门限的监测值进行报警。

有关名词解释：

轨面电压：发送端通过金属导体将发送端的电信号送到钢轨一端的位置上的电压；

轨面电流：发送端通过金属导体将发送端的电信号送到钢轨一端的位置上时，通过该金属导体中的电流；

限流电阻电压：限流电阻两端的电压降；

载频频率：为实现信息的远距离传输，将信号调制到高的频率上面，被调制的频率称为载频； 

信号频率：用于控制机车信号的信号频率；

 上下偏频：调频波频率上下摆动的幅度。

工作原理：

本实用新型的目的在于提供一种轨道电路电特性监测系统，实现对轨道电路的电气特性在线监测。

分机通过隔离采样器件（电流传感器11和电压传感器21、31）分别采集轨道电路的发送端或接收端的各种电压、电流和频率参数，通过整形放大后，使用高速单片机对轨道电压、电流、限流电阻的电压、机车信号的载频、上下偏频和信号频率进行测量和解调，并将各种测量结果存储、显示。使用软件实现通信的调制及解调，实现总机和分机间的数据传输。

总机负责对分机的管理，收集分机的各种测量数据，并对数据进行进一步分析、处理，通过图表将测量及分析结果进行显示；同时接收上位机的指令向上位机发达各种数据。 

Claims (6)

1.一种轨道电路电特性监测系统，其特征在于：所述监测系统包括通过m对实回线与总机连接的m×n台监测分机，每台监测分机结构相同，主要由处理单元（00）、电流采样单元（10）、轨面电压采样单元（20）、限流电阻电压采样单元（30）、通信模块（50）、显示模块（60）和电源转换模块（40）组成；

电流采样单元（10）之采集端通过电流传感器（11）与轨道电路其中的一根传输线电气连接，输出端与处理单元（00）连接，其作用是将轨道电路的轨面电流信息传给处理单元；

轨面电压采样单元（20）之采集端与轨道电路的两根传输线连接，输出端与处理单元（00）连接，其作用是将轨道电路轨面电压信息传给处理单元；

限流电阻电压采样单元（30）之采集端与轨道电路限流电阻（Ⅴ1）两端连接，输出端与处理单元（00）连接，其作用是将轨道电路限流电阻电压信息传给处理单元；

通信模块（50）与处理单元（00）连接，其作用一是接受来自总机的指令，二是根据总机的要求将经处理单元分析处理的监测信息发送至总机；

电源转换模块（40）的作用是将来自总机的电源进行转换从而为各有关单元及模块提供工作电源；

处理单元（00）分别与上述各模块及显示模块（60）连接，处理单元（00）的作用是将上述各采样单元所采集的轨面电压、轨面电流、限流电阻电压、钢轨引接线状态、机车信号的载频频率、信号频率、上下偏频等信息进行分析处理、将经过分析处理形成的数据或图表通过显示模块直观显示，并根据总机的要求将监测信息通过通信模块发送至总机；

总机通过m对实回线与m×n台监测分机连接，负责对监测分机进行管理、采用轮巡方式与分机建立通信链路，并进行数据通信，将收到监测分机的监测信息和数据进行分析处理，进行图表和曲线显示，并对超限参数进行报警；根据需要实现历史监测数据的回放或进一步向上位机发送；

上述m和 n的取值范围是：m为1～10之间的任意整数，n为1～200之间的任意整数。

2.根据权利要求1所述轨道电路电特性监测系统，其特征在于：所述电流采样单元（10）包括电流传感器（11）和第一整形放大模块（12），电流传感器（11）的作用是采集轨面电流信息，第一整形放大模块（12）的作用是将电流传感器（11）采集到的轨面电流信息进行整形、放大，然后传输给处理单元（00）。

3.根据权利要求1或2所述轨道电路电特性监测系统，其特征在于：所述轨面电压采样单元（20）包括第二电压传感器（21）和第二整形放大模块（22），第二电压传感器（21）的作用一是采集轨面电压信息，二是将轨面电压采样单元与轨道电路间进行电气隔离，第二整形放大模块（22）的作用是将第二电压传器（21）采集到的轨面电压信息进行整形、放大，然后传输给处理单元（00）。

4.根据权利要求3所述轨道电路电特性监测系统，其特征在于：所述限流电阻电压采样单元（30）包括第三电压传感器（31）和第三整形放大模块（32），第三电压传感器（31）的作用一是采集限流电阻电压信息，二是将限流电阻电压采样单元与轨道电路间进行电气隔离，第三整形放大模块（32）的作用是将第三电压传感器（31）采集到的限流电阻电压信息进行整形、放大，然后传输给处理单元（00）。

5.根据权利要求4所述轨道电路电特性监测系统，其特征在于：所述处理单元包括电流及频率测量模块（01）、电压测量模块（02）电流及频率测量模块（01）的作用是分析处理采集到的轨面电流、载频频率、信号频率和上下偏频等信息；电压测量模块（02）的作用是分析处理采集到的轨面电压、限流电阻电压等信息。

6.根据权利要求5所述轨道电路电特性监测系统，其特征在于：所述处理单元为高速单片机。

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