CN205749647U - 用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统，所述的铁路室外轨旁信号设备包括ZPW‑2000A/K轨道电路、25Hz相敏轨道电路、列车信号机和转辙机，所述的监测系统包括供电电源、室外轨旁信号设备采集器、PLC协议转换器、通信接口分机和集中监测站机，所述的供电电源与室外轨旁信号设备采集器连接，所述的室外轨旁信号设备采集器分别与ZPW‑2000A/K轨道电路、25Hz相敏轨道电路、列车信号机和转辙机连接，所述的室外轨旁信号设备采集器、PLC协议转换器、通信接口分机和集中监测站机依次连接。与现有技术相比，本实用新型具有准确、迅速判断设备故障点，大大压缩故障处置时间等优点。

Description

用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种铁路设备的监测系统，尤其是涉及一种用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统。

背景技术

目前国内信号集中监测系统对各种设备的信息采集仅局限于室内局部电路，而90％的信号设备故障都发生在室外，当故障发生时因没有室外设备监测手段，维护人员只能通过人工测量、查找故障点，故障处理时间较长。尤其是区间轨道电路故障处理时间更长，经常超过2小时而构成D21事故，严重干扰行车组织。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统，所述的铁路室外轨旁信号设备包括ZPW-2000A/K轨道电路、25Hz相敏轨道电路、列车信号机和转辙机，其特征在于，所述的监测系统包括供电电源、室外轨旁信号设备采集器、PLC协议转换器、通信接口分机和集中监测站机，所述的供电电源与室外轨旁信号设备采集器连接，所述的室外轨旁信号设备采集器分别与ZPW-2000A/K轨道电路、25Hz相敏轨道电路、列车信号机和转辙机连接，所述的室外轨旁信号设备采集器、PLC协议转换器、通信接口分机和集中监测站机依次连接。

所述的供电电源包括依次连接的室内电源屏以及AC电源隔离箱，该AC电源隔离箱与室外轨旁信号设备采集器连接。

所述的室外轨旁信号设备采集器包括25Hz相敏轨道电路采集模块、列车信号机采集模块、ZPW2000区间轨道电压采集模块和转辙机采集模块。

所述的25Hz相敏轨道电路采集模块包括25Hz轨道送端采集单元和25Hz轨道受端采集单元；

所述的25Hz轨道送端采集单元包括25Hz轨道送端电压采集器以及分别与25Hz轨道送端电压采集器连接的送端额流变压器电压采集点、送端限流电阻端电压采集点、送端空气开关前端电压采集点和送端空气开关后端电压采集点；

所述的25Hz轨道受端采集单元包括25Hz轨道受端电压采集器以及分别与25Hz轨道受端电压采集器连接的受端额流变压器电压采集点、受端限流电阻端电压采集点、受端轨道变压器I次侧电压采集点和受端轨道变压器II次侧电压采集点。

所述的25Hz轨道送端电压采集器与各电压采集点之间设有电压隔离器，所述的25Hz轨道受端电压采集器与各电压采集点之间设有电压隔离器。

所述的列车信号机采集模块包括室外信号机电压采集单元以及与室外信号机电压采集单元连接列车信号机点灯变压器I次侧电压采集点以及列车信号机点灯变压器II次侧电压采集点。

所述的ZPW2000区间轨道电压采集模块包括区间轨道电压采集单元以及分别与区间轨道电压采集单元连接的送端采集匹配单元E1、E2端子主频电压采集点、调谐单元U1、U2主频电压采集点，受端采集匹配单元E1、E2主频电压采集点、副频电压采集点、调谐单元U1、U2主频电压采集点、副频电压采集点。

所述的转辙机采集模块包括交流转辙机电压采集单元和直流转辙机电压采集单元；

所述的交流转辙机电压采集单元包括交流转辙机电压采集器以及分别与交流转辙机电压采集器连接的第一定位至反位动作电压采集点、第一反位至定位动作电压采集点、第一定位表示电压采集点、第一反位表示电压采集点以及第一定反位动作电流采集点；

所述的直流转辙机电压采集单元包括直流转辙机电压采集器以及分别与直流转辙机电压采集器连接的第二定位至反位动作电压采集点、第二反位至定位动作电压采集点、第二定位表示电压采集点、第二反位表示电压采集点以及第二定反位动作电流采集点。

与现有技术相比，本实用新型具有ZPW-2000A/K轨道电路、25Hz相敏轨道电路、列车信号机、转辙机室外监测功能的室外综合监测平台，结合信号集中监测智能分析，将有助于解决目前信号设备检维修漫无目的和故障处置时间长等问题，做到有的放矢开展检维修，提前发现设备隐患，减少信号设备故障的发生，从而实现“故障修”的目标；准确、迅速判断设备故障点，大大压缩故障处置时间，大幅度减少信号设备故障对行车组织的干扰。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中1为室外轨旁信号设备采集器，2为PLC协议转换器，3为通信接口分机，4为集中监测站机，5为交换机，6为室内电源屏，7为空气开关，8为AC电源隔离箱。

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，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统，所述的铁路室外轨旁信号设备包括ZPW-2000A/K轨道电路、25Hz相敏轨道电路、列车信号机和转辙机，所述的监测系统包括供电电源、室外轨旁信号设备采集器1、PLC协议转换器2、通信接口分机3和集中监测站机4，所述的供电电源与室外轨旁信号设备采集器1连接，所述的室外轨旁信号设备采集器1分别与ZPW-2000A/K轨道电路、25Hz相敏轨道电路、列车信号机和转辙机连接，所述的室外轨旁信号设备采集器1、PLC协议转换器2、通信接口分机3和集中监测站机4依次连接。

所述的供电电源包括依次连接的室内电源屏6、空气开关7以及AC电源隔离箱8，该AC电源隔离箱8与室外轨旁信号设备采集器1连接。

室内电源屏6为该系统提供一路工作用220V交流电源，经本系统的AC电源隔离箱8隔离后，沿信号电缆为室外轨旁信号设备采集器1送电，室外采集器采用电力载波通信方式，将采集数据加载在工作电源上送回室内的PLC协议转换器，PLC协议转换器接收数据后经过通信接口分机送往集中监测站机，集中监测站机以工作报表、曲线等形式展示并存储数据；

所述的室外轨旁信号设备采集器包括25Hz相敏轨道电路采集模块、列车信号机采集模块、ZPW2000区间轨道电压采集模块和转辙机采集模块。

所述的25Hz相敏轨道电路采集模块包括25Hz轨道送端采集单元和25Hz轨道受端采集单元；所述的25Hz轨道送端采集单元包括25Hz轨道送端电压采集器以及分别与25Hz轨道送端电压采集器连接的送端额流变压器电压采集点、送端限流电阻端电压采集点、送端空气开关前端电压采集点和送端空气开关后端电压采集点；所述的25Hz轨道受端采集单元包括25Hz轨道受端电压采集器以及分别与25Hz轨道受端电压采集器连接的受端额流变压器电压采集点、受端限流电阻端电压采集点、受端轨道变压器I次侧电压采集点和受端轨道变压器II次侧电压采集点。

所述的25Hz轨道送端电压采集器与各电压采集点之间设有电压隔离器，所述的25Hz轨道受端电压采集器与各电压采集点之间设有电压隔离器。采集点与后端通信处理单元之间采用对应量程的电压隔离转换器隔离，高电压时自动断开采集电路，不会影响后端通信处理单元和前端信号设备，起到安全隔离的作用。

所述的列车信号机采集模块包括室外信号机电压采集单元以及与室外信号机电压采集单元连接列车信号机点灯变压器I次侧电压采集点以及列车信号机点灯变压器II次侧电压采集点。

所述的ZPW2000区间轨道电压采集模块包括区间轨道电压采集单元以及分别与区间轨道电压采集单元连接的送端采集匹配单元E1、E2端子主频电压采集点、调谐单元U1、U2主频电压采集点，受端采集匹配单元E1、E2主频电压采集点、副频电压采集点、调谐单元U1、U2主频电压采集点、副频电压采集点。

所述的转辙机采集模块包括交流转辙机电压采集单元和直流转辙机电压采集单元；所述的交流转辙机电压采集单元包括交流转辙机电压采集器以及分别与交流转辙机电压采集器连接的第一定位至反位动作电压采集点、第一反位至定位动作电压采集点、第一定位表示电压采集点、第一反位表示电压采集点以及第一定反位动作电流采集点；所述的直流转辙机电压采集单元包括直流转辙机电压采集器以及分别与直流转辙机电压采集器连接的第二定位至反位动作电压采集点、第二反位至定位动作电压采集点、第二定位表示电压采集点、第二反位表示电压采集点以及第二定反位动作电流采集点。

本实用新型的产品功能：

本实用新型直接采集轨旁信号设备，实时监测信号设备关键点的电压、电流等参数，使维护人员及时了解设备性能。更与信号集中监测系统结合，对采集数据智能分析，对于不符合标准的电压、电流数据智能预警，减小维护工作量，提高维护效率。以下对部分功能举例说明：

(一)设备故障范围详细定位

铁路室外轨旁信号设备的工作电源由信号机械室内送出，本产品对联锁电路末端关键点电压进行采集。当信号设备发生故障时，通过集中监测系统对电路中各采集点的电压进行比较，可自动定位故障范围。举例如下：

1)道岔表示开路，集中监测系统在室内测试到有道岔表示交流电压，而轨旁采集设备未在电缆端测量到道岔表示交流电压，即可判断室内至室外设备之间的电缆断线故障。

2)25Hz轨道采集送、受端空开前后电压，信号集中监测系统通过对空开前后端电压进行比较，可判断空开跳断故障，减少了维护人员对故障点的查找时间。

(二)信号设备性能异常监测

本产品实时监测轨旁信号设备的电器性能，部分监测点是信号集中监测系统所不能触及的，因此能够反映出设备的实际状态。

1)色灯信号机点灯单元I次侧输入电压为AC200V左右，II次侧要求为AC11V左右，II次侧电压过高减少灯泡寿命，而过低又使信号机亮度不达标，通过测量点灯单元I、II次侧电压可及时反映点灯单元的性能，通过集中监测系统给出预警、报警，提醒维护人员及时更换。

2)ZPW2000轨道的E1、E2电缆侧电压和U1、U2端子板电压同样可以反映出调谐单元和匹配单元的性能。

本实用新型的性能：

1)轨旁采集模块支持通过电力线载波技术来传输数据，通信波特率不低于50kbps。

2)ZYJ系列液压道岔转辙机，S700K系列、ZDJ-9系列交流电动转辙机

道岔动作电压测量范围及精度：AC 0～500V；±1％；

道岔动作电流测量范围及精度：0～10A；±2％；

3)直流转辙机

道岔动作电压测量范围及精度：DC 0～300V；±1％；

道岔动作电流测量范围及精度：0～10A；±2％；

4)道岔表示电压测量范围及精度：DC：0～100V，AC：0～200V；±1％；

5)25Hz轨道电压

送端轨面电压测量范围及精度：AC 0～40V；±1％；

送端限流电阻端电压测量范围及精度：AC 0～6V；±1％；

送端空开前电压测量范围及精度：AC 0～300V；±1％；

送端空开后电压测量范围及精度：AC 0～300V；±1％；

受端轨面电压测量范围及精度：AC 0～40V；±1％；

受端限流电阻端电压测量范围及精度：AC 0～6V；±1％；

受端轨道变压器II次侧电压测量范围及精度：AC 0～40V；±1％；

受端轨道变压器I次侧电压测量范围及精度：AC 0～40V；±1％；

6)ZPW2000轨道

发送端电缆侧电压测量范围及精度：0～200V；±1％；

接收端电缆侧电压测量范围及精度：0～200V；±1％；

发送/接收端轨面电压测量范围及精度：0～6V；±1％；

7)信号机

点灯单元I次侧电压测量范围及精度：0～300V；±1％；

点灯单元II次侧电压测量范围及精度：0～40V；±1％；

8)模拟量采样周期≤1S。

9)所有信号线缆具备-40°的御寒能力，+70°的耐高温能力。

10)室外监测模块低温性能需满足产品标准EN50125-3中T2等级(-40℃)要求，够在最低-40℃的低温环境下正常工作。试验标准采用EN60068-2-1Ad、GB/T2423.1，性能判据A。试验温度：-40℃，试验时长：2h，温度变化速率：不大于1℃/min。

11)室外监测模块低温存储性能能够在最低-25℃的低温环境下存储。试验标准采用EN60068-2-1Ad、GB/T 2423.1，性能判据A。试验温度：-25℃，试验时长：16h，温度变化速率：不大于1℃/min。

12)室外监测模块高温性能需满足产品标准EN50125-3中T1等级(70℃)要求，能够在最高70℃的高温环境下正常工作。试验标准采用EN60068-2-2 Be、GB/T2423.2，性能判据A。试验温度：70℃，试验湿度：相对湿度≤50％，试验时长：2h，温度变化速率：不大于1℃/min。

13)室外监测模块温湿度性能需满足产品标准EN50125-3中T1等级(相对湿度5％～100％)要求，能够在温度范围70℃，相对湿度100％有凝露环境下正常工作。试验标准采用EN60068-2-78Cab、GB/T 2423.3，性能判据A。

试验温度：70℃，相对湿度：100％有凝露，温度变化速率：不大于1℃/min，试验时间：96h。

14)金属结构具备一定的盐雾防护能力，满足产品标准EN50125-3、EN50155要求，试验标准采用EN60068-2-11Ka、GB/T 2423.17，判定标准为GB/T6461-2002，无明显损坏，性能检测正常。试验温度：(35±2)℃，PH值：6.5～7.2，试验时长：48h。

15)低气压性能需满足产品标准EN50125-3中AX等级要求，能在海拔小于等于3000米，大气压强70kPa～106kPa条件下正常工作，试验标准采用EN60068-2-13、GB/T 2423.21，性能判据A。试验压强：70kPa，试验时长：4h，气压变化速度：不超过10kPa/min。

16)静电放电抗扰度性能需满足标准GB/T 24338.5、EN50121-4要求。试验等级：接触放电±6kV，空气放电±8kV，性能判据：性能判据B，试验方法：GB/T17626.2、EN61000-4-2，试验配置：机笼和机柜。

17)射频电磁场辐射抗扰度性能需满足标准GB/T 24338.5、EN50121-4要求。试验等级：80MHz-1000MHz 10V/m80％AM(1kHz)性能判据：性能判据A，试验方法：GB/T 17626.3、EN61000-4-3，试验配置：机笼和机柜。

18)数字无线电话的射频电磁场辐射抗扰度性能需满足标准GB/T 24338.5、EN50121-4要求。试验等级：800MHz-1000MHz&1.4GHz-2.1GHz 20V/m，2.1GHz-2.5GHz 5V/m，80％AM(1kHz)，性能判据：性能判据A，试验方法：GB/T17626.3、EN61000-4-3，试验配置：机笼和机柜。

19)电快速瞬变脉冲群抗扰度性能需满足标准GB/T 24338.5、EN50121-4要求。试验等级：±2kV5/50ns,5kHz，试验端口：系统电源端口、I/O端口，性能判据：性能判据A，试验方法：GB/T 17626.4、EN61000-4-4。

20)浪涌(冲击)抗扰度性能需满足标准GB/T 24338.5、EN50121-4要求。试验等级：1.2/50μs±2kV共模±1kV差模，试验端口：系统电源端口、I/O端口，性能判据：性能判据B，试验方法：GB/T 17626.5、EN61000-4-5。

21)射频场感的传导抗扰度性能需满足标准GB/T 24338.5、EN50121-4要求。试验等级：0.15MHz-80MHz 10V(r.m.s)80％AM(1kHz)，试验端口：系统电源端口、I/O端口

性能判据：性能判据A，试验方法：GB/T 17626.6、EN61000-4-6。

22)工频磁场抗扰度性能需满足标准GB/T 24338.5、EN50121-4要求。试验等级：100A/m(r.m.s)@50/60Hz,16.7Hz300A/m@0Hz，性能判据：性能判据A，试验方法：GB/T 17626.8、EN61000-4-8，试验配置：机笼和机柜。

23)脉冲磁场抗扰度性能需满足标准GB/T 24338.5、EN50121-4要求。试验等级：300A/m

性能判据：性能判据B，试验方法：GB/T 17626.9、EN61000-4-9，试验配置：机笼和机柜。

24)辐射发射性能需满足标准GB/T 24338.5、EN50121-4要求。发射限值：参考GB/T 17799.4、EN61000-6-4，30MHz-230MHz 40dBμV/m quasi-peak@10m，230MHz-1000MHz 47dBμV/m quasi-peak@10m，试验方法：GB 4824、CISPR16-2-3，试验配置：机笼和机柜。

25)传导发射性能需满足标准GB/T 24338.5、EN50121-4要求。发射限值：参考GB/T 17799.4、EN61000-6-4，0.15MHz-0.5MHz 79dBμV quasi-peak，66dBμV average，0.5MHz-30MHz 73dBμV quasi-peak，60dBμV average，试验端口：系统电源端口，试验方法：GB 4824、CISPR 16-2-1。

26)绝缘间距设计满足标准EN50124-1、EN50129要求。输入与输出之间、输入与电源之间需满足耐压3550VAC/1min，不击穿,无飞弧。道岔表示电压采集还满足原铁道部【2011】377号文要求。每组道岔采样线之间耐压为AC4000V以上。其端子之间、输入输出之间、输入与电源之间的耐压都高于DC2500V。端子之间超出AC3000V且电流大于200mA的强电流，输入输出之间的保险丝断开，对外呈现断路状态。

27)绝缘间距设计满足标准EN50124-1、EN50129要求。绝缘组A和绝缘组B之间绝缘间距不小于x mm，验证试验电压x VAC/1min。

28)绝缘分组之间绝缘电阻不小于100MΩ@500VDC。

29)产品所有裸露金属部件和保护接地端子之间的接地电阻满足标准EN60950-1要求，12V/2A试验条件下，测量值不大于0.1Ω。

30)产品PCB材质和含塑料部件的阻燃性能满足标准UL 94V-0级要求。

31)产品选用线缆的阻燃性能满足标准GB/T 18380.35或IEC 60332C类要求。

32)产品选用低烟无卤线缆需满足标准GB/T 19666-2005的要求。33)雷电电磁脉冲防护性能需满足标准TB/T 3074要求。试验等级：不平衡信号线路/长距离总线10/700μs，±4kV line to earth，±2kV line to line，性能判据：性能判据B，试验方法：GB/T 17626.5。

33)平均故障间隔时间(MTBF)≥50000小时。

34)室外设备振动试验的要求须遵循EN50125-3，其具体试验方法依据EN60068-2-64。频率范围：5～2000Hz，上电运行，振动量级：纵向、横向、垂直均为2.3m/s2，持续时间90min。

35)室外设备产品冲击试验的要求须遵循EN50125-3，其具体试验方法依据EN60068-2-27。受试产品将在垂直坐标轴上进行冲击试验，且分为正反两个方向进行冲击，每个方向分别被冲击3次。具体量级如下：平均值：20m/s2，持续时间：11ms，峰值：20m/s2，持续时间：11ms。

36)对电源波动适应性满足标准EN50155,GB/T25119要求。在0.7Un～1.25Un电压波动范围内能正常工作，在0.6Un～1.4Un，不超过0.1s的电压波动范围内不引起功能异常，在1.25Un～1.4Un，不超过1s的电压波动范围内不出现损坏。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统，所述的铁路室外轨旁信号设备包括ZPW-2000A/K轨道电路、25Hz相敏轨道电路、列车信号机和转辙机，其特征在于，所述的监测系统包括供电电源、室外轨旁信号设备采集器、PLC协议转换器、通信接口分机和集中监测站机，所述的供电电源与室外轨旁信号设备采集器连接，所述的室外轨旁信号设备采集器分别与ZPW-2000A/K轨道电路、25Hz相敏轨道电路、列车信号机和转辙机连接，所述的室外轨旁信号设备采集器、PLC协议转换器、通信接口分机和集中监测站机依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统，其特征在于，所述的供电电源包括依次连接的室内电源屏以及AC电源隔离箱，该AC电源隔离箱与室外轨旁信号设备采集器连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统，其特征在于，所述的室外轨旁信号设备采集器包括25Hz相敏轨道电路采集模块、列车信号机采集模块、ZPW2000区间轨道电压采集模块和转辙机采集模块。

4.根据权利要求3所述的一种用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统，其特征在于，所述的25Hz相敏轨道电路采集模块包括25Hz轨道送端采集单元和25Hz轨道受端采集单元；

所述的25Hz轨道送端采集单元包括25Hz轨道送端电压采集器以及分别与25Hz轨道送端电压采集器连接的送端额流变压器电压采集点、送端限流电阻端电压采集点、送端空气开关前端电压采集点和送端空气开关后端电压采集点；

所述的25Hz轨道受端采集单元包括25Hz轨道受端电压采集器以及分别与25Hz轨道受端电压采集器连接的受端额流变压器电压采集点、受端限流电阻端电压采集点、受端轨道变压器I次侧电压采集点和受端轨道变压器II次侧电压采集点。

5.根据权利要求4所述的一种用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统，其特征在于，所述的25Hz轨道送端电压采集器与各电压采集点之间设有电压隔离器，所述的25Hz轨道受端电压采集器与各电压采集点之间设有电压隔离器。

6.根据权利要求3所述的一种用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统，其特征在于，所述的列车信号机采集模块包括室外信号机电压采集单元以及与室外信号机电压采集单元连接列车信号机点灯变压器I次侧电压采集点以及列车信号机点灯变压器II次侧电压采集点。

7.根据权利要求3所述的一种用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统，其特征在于，所述的ZPW2000区间轨道电压采集模块包括区间轨道电压采集单元以及分别与区间轨道电压采集单元连接的送端采集匹配单元E1、E2端子主频电压采集点、调谐单元U1、U2主频电压采集点，受端采集匹配单元E1、E2主频电压采集点、副频电压采集点、调谐单元U1、U2主频电压采集点、副频电压采集点。

8.根据权利要求3所述的一种用于铁路室外轨旁信号设备的监测系统，其特征在于，所述的转辙机采集模块包括交流转辙机电压采集单元和直流转辙机电压采集单元；

所述的交流转辙机电压采集单元包括交流转辙机电压采集器以及分别与交流转辙机电压采集器连接的第一定位至反位动作电压采集点、第一反位至定位动作电压采集点、第一定位表示电压采集点、第一反位表示电压采集点以及第一定反位动作电流采集点；

所述的直流转辙机电压采集单元包括直流转辙机电压采集器以及分别与直流转辙机电压采集器连接的第二定位至反位动作电压采集点、第二反位至定位动作电压采集点、第二定位表示电压采集点、第二反位表示电压采集点以及第二定反位动作电流采集点。