CN212289870U - 一种城市轨道交通联锁设备运行监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种城市轨道交通联锁设备运行监测装置，其特征是：至少包括：监测中心管理单元（1）、现场监测管理单元（2），所述多个现场监测管理单元（2）和监测中心管理单元（1）通过网络连接；所述现场监测管理单元（2）至少包括：直流电压处理模块（201）、交流电压处理模块（202）、交直流电流处理模块（203）、转辙机电压处理模块（204）。这种城市轨道交通联锁设备运行监测装置，以便在较短的时间，获取故障位置和故障信息，使维修人员能及时对故障的判断和后续处理。

Description

一种城市轨道交通联锁设备运行监测装置

技术领域

本实用新型属于城市轨道交通联锁技术领域，具体涉及一种城市轨道交通联锁设备运行监测装置。

背景技术

现代城市轨道交通是上世纪九十年代后期率先在法国发展起来的一种先进交通方式。随着在欧洲多个城市成功建设运营，城市人口的不断增加，城市交通的拥堵问题也日益加剧，现代有城市轨道交通崭新的形象，舒适的服务迅速吸引了国内城市的关注和研究。城市轨道交通安全是第一要义。而城市轨道交通信号系统的任务就是保证行车安全、协调列车运行、提高运输效率。

联锁系统是信号系统中保证列车行车安全的核心设备。联锁系统主要通过制定一系列联锁规则以制约信号的开放与关闭、道岔转动和进路的建立等来保证行车安全。联锁系统以电气设备或电子设备实现联锁功能，以信号机、动力转辙机和轨道电路室外“三大件”来体现联锁功能。

这种联锁设备在日常运行过程中，仍然存在以下缺陷：在设备站、非设备站和轨旁现场均有相关线路电路布置，若电路发生故障，系统只能给出该电路故障报警信息，而无法给出故障点的具体位置；同与其它非信号系统设备的接口电路、模块发生故障，现有信号系统也只能给出故障报警信息，而无法确定故障是否为系统自身问题。

因此，在当前处理中，当设备发生故障，维修人员需根据联锁系统提供的不完全的报警信息，使用万用表等仪器对报警信息所涉及电路的电路接点进行逐一参数测量，根据测量所得电气参数确定故障点，很大程度上延迟了故障修复时间，对行车造成较大的影响。对于部分瞬间自行恢复的故障，维修人员不能及时测量故障时电气参数，影响了对故障的判断和后续处理，甚至有可能遗留隐性的故障隐患。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种城市轨道交通联锁设备运行监测装置，以便在较短的时间，获取故障位置和故障信息，以便维修人员能及时对故障的判断和后续处理。

为了解决上述问题，本实用新型的目的是这样实现的，涉及一种城市轨道交通联锁设备运行监测装置，包括监测中心管理单元、现场监测管理单元，所述多个现场监测管理单元通过网络与监测中心管理单元网络连接。

进一步，所述现场监测管理单元包括：转辙机电压处理模块、直流电压处理模块、交流电压处理模块、交直流电流处理模块等；所述转辙机电压处理模块、直流电压处理模块、交流电压处理模块、交直流电流处理模块等均与现场监测管理单元联通。

进一步，所述的转辙机电压处理模块、直流电压处理模块、交流电压处理模块、交直流电流处理模块等各模块包括核心采集单元和多路对应模块的处理电路。

进一步，所述的城市轨道交通联锁设备运行监测系统，还包括核心采集单元，所述转辙机电压处理电路、直流电压处理电路、交流电压处理电路、交直流电流处理电路等均与核心采集单元电连接。

进一步，所述的核心采集单元包括多路滤波电路、多路差分多路选择器、通路选择电路、调理电路、低通滤波电路、AD转换电路、隔离电路以及主处理器电路等组成，各部分电连接，实现核心采集单元。

进一步，所述的各模块处理电路包括转辙机电压处理电路、直流电压处理电路、交流电压处理电路、交直流电流处理电路等。所述的各处理电路均与各模块核心采集单元电连接。

进一步，所述的直流电压处理电路采样回路串接双熔断器，经过高阻分压、热敏电阻等防护，实现对直流电压的采样以及与被采集电路有效隔离防护。

进一步，所述的交流电压处理电路采样回路串接双熔断器，通过电流型电压互感器实现交流电压的采样以及与被采集电路有效隔离防护。

进一步，所述的转辙机电压处理电路采样回路串接双熔断器，经过高阻分压以及交直流电压采集隔离模块等防护电路，实现转辙机电压采样以及与被采集电路有效隔离防护。

进一步，所述的各处理模块直接或通过电流传感器与各采样点相连。

进一步，所述的电流传感器为非接入电流互感器，被采样电路与电流传感器完全隔离。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的这种城市轨道交通联锁设备运行监测装置包括监测中心管理单元，还包括多个现场监测管理单元，所述多个现场监测管理单元与监测中心管理单元进行数据连接；监测中心管理单元从多个现场监测管理单元及时收集监测数据和报警信息，进行集中管理和存储，并对各现场监测数据进行统计和综合分析，实现对被监测设备的维护预警。所述的现场监测管理单元设在车站上，直接与各处理模块通信，负责读取系统设置参数，采集监测数据并对数据进行解析、处理，同时存储于本地数据库，实现实时监测和故障报警，并将监测数据和配置数据及时传送到中心管理系统。

下面将结合实施例附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例原理框图；

图2是现场监测管理单元的流程示意图；

图3是监测中心管理单元流程示意图；

图4是第一处理单元、第二处理单元、第三处理单元、第四处理单元的原理框图；

图5是直流电压处理模块201原理示意图；

图6是交流电压处理模块202原理框图；

图7交直流电流处理模块203原理框图；

图8是转辙机电压采集模块204原理框图；

图9是系统电源原理图；

图中： 1、监测中心管理单元；101、集中监测控制台；102、监测管理单元；2、现场监测管理单元；201、直流电压处理模块；202、交流电压处理模块；203、交直流电流处理模块；204、转辙机电压处理模块；301、多路滤波处理电路；302、差分多路选择电路；303、多路选择电路；304、调理电路；305、低通滤波电路；306、A/D转换电路；307、隔离模块；308、主处理器；309、接口电路；31、第一处理单元；32、第二处理单元；33、第三处理单元；34、第四处理单元。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

如图1所示，本实用新型涉及一种城市轨道交通联锁设备运行监测装置，包括监测中心管理单元1、现场监测管理单元2，所述多个现场监测管理单元2（2-1、2-2、2-n）和监测中心管理单元1通过网络连接。

如图2所示，现场监测管理单元2用于进行如下任务，包括：

一、监测诊断中心

现场监测管理单元2用于对所有被监测设备的实时状态信息的显示，监测设备的启动，停止和故障恢复，监测数据的实时显示，故障报警，以及对历史监测数据的查询、统计、分析、打印功能：

1．其中，实时数据显示，提供各种监测电路相关信息的实时数据显示曲线；

提供包括屏蔽门电路、信号机点灯电路、转辙机电路、LEU电源电路整体运行状态信息；

2．实时故障报警；

用于提供图形化的报警界面，进行实时故障状态显示及报警；

提供对某类故障的取消报警及恢复报警的功能；

实时显示设备运行过程中的疑似故障、确定故障及瞬时故障，并提供在对应故障信息上的点击查看内容信息及时间信息；

3．历史数据分析

对历史监测数据进行按天、按周的统计出疑似故障、确定故障及瞬时故障信息，并提供在对应故障信息上的点击查看内容信息及时间信息；

4．监测设备控制

采集模块超时或断线故障判断；

采集模块短时断线或故障后能自动恢复；

采集模块故障后相关设备采集电路的停用处理。

二、维护中心

实现对监测设备和监测数据的日常维护信息处理，包括：

1．设备维护

用于对采集模块的配置管理和设备监测电路的配置信息处理，设备监测电路类型至少包括有屏蔽门监测电路、信号机监测电路、转辙机监测电路、LEU电源监测电路；

完成对监测模块测试及参数配置，包括：地址、波特率，采样信号类型、工作端口的配置；

对各个设备中不同类型的监测电路进行配置，监测电路所包括的各个监测点的监测参数设置，报警方式和报警信息的设置，以及对应的监测模块的端口信息配置，对不同监测电路故障系统报警处理所需的阈值和控制逻辑监测电路的停用及恢复；

对于信号灯电路可配置其对应的点灯模式CTC模式和ITC模式，及对应的配置参数；

2．数据维护

数据库的备份，还原；

数据库的导入，导出；

监测配置数据的上传，下载。

三、用于进行用户管理，用户授权和鉴权，以及各单元参数设置及处理：

上述管理包括：各单元操作用户账户的增加、修改、删除、查询；

登录用户操作权限的验证；

单元各种参数的设置，包括数据备份时间间隔，数据压缩清理时间间隔，采样时间。

如图3所示，监测中心管理单元1用于从不同的现场监测管理单元2获取现场监测数据，进行存储和处理，对现场监测数据统计分析，用于获取现场监测数据和处理数据进行显示；

与现场监测管理单元2相比，监测中心管理单元1包括一个集中监测控制台101和监测分机单元102，用来对不同的现场监测管理单元2获取现场监测数据实时状态信息的显示。

与现场监测管理单元2相比，监测中心管理单元1的监测分机单元102对所有被管理的监测分机单元对象的增加、删除，通讯和管理参数的配置。

如图1所示，为现场监测管理单元2的方框示意图。

所述现场监测管理单元2至少包括：直流电压处理模块201、交流电压处理模块202、交直流电流处理模块203、转辙机电压处理模块204、；所述直流电压处理模块201、交流电压处理模块202、交直流电流处理模块203、转辙机电压处理模块204、分别通过对应的第一处理单元31、第二处理单元32、第三处理单元33、第四处理单元34与监测中心管理单元1网络链接。

本实用新型还包括第一处理单元31、第二处理单元32、第三处理单元33、第四处理单元34，第一处理单元31、第二处理单元32、第三处理单元33、第四处理单元34分别与蔽门监测模块，转辙机监测模块，信号监测模块电连接。

第一处理单元31、第二处理单元32、第三处理单元33、第四处理单元34是为了采样电路的通用性，便于日后的扩展升级，采样模块通过核心处理单元（第一处理单元31、第二处理单元32、第三处理单元33、第四处理单元34）完成不同电路转换。

如图4所示，第一处理单元31、第二处理单元32、第三处理单元33、第四处理单元34具有相同电路结构，都包括：多路滤波处理电路301、差分多路选择电路302、多路选择电路303、调理电路304、低通滤波电路305、A/D转换电路306、隔离模块307、主处理器308和接口电路309，主处理器308通过隔离模块307后分两路，一路与A/D转换电路306电连接，获取由多路滤波处理电路301选择的现场信号，另一路与多路选择电路303电连接，向多路选择电路303发送选择地址，通过选择地址选择不同的现场信号输入；经多路选择电路303选择的现场信号然后经差分多路选择电路302进入调理电路304和低通滤波电路305到A/D转换电路306，由A/D转换电路306将现场模拟信号转换成数字信号，经光电隔离到主处理器308。A/D转换电路306的参考电压由参考电压电路310提供，主处理器308通过接口电路309与监测中心管理单元1网络电连接。

图5给出直流电压处理模块201电路原理图，电压输入采集器输入高低端之间分别增加熔断丝，当电流超过额定值时瞬间熔断，防止输入端子之间的短路。在分压电路中串入热敏电阻，在输入回路电流超过一定电流时发挥作用，在几十毫秒内将阻值增加到几兆欧，直至自身烧毁开路。限流电阻高低端采用氧化金属膜电阻，强电高压输入经限流电阻分压取样后，降为弱电压信号再经过隔离电路，滤波处理后接入第一处理单元31，实现直流电压的采集。各通道之间采用隔离电路，实现通道之间互不影响。

图6为交流电压处理模块202电路原理图，输入的交流信号经过限流电阻与交流互感器转换为后级弱信号，经交流电压转直流电压电路到第二处理单元32，第二处理单元32同时接入多路交流电压采样点的信号。

互感器具有较高的阻抗，再加上限流电阻，可以保证监测电路不对第二处理单元32的影响，同时在采样回路中串联了熔断丝，在短路情况下可瞬间熔断，保证主电路的安全。对于交流电流采样采用同直流电流采样同样的方法。交流电压采样通过交流互感器进行采集，实现与第二处理单元32的隔离。

图7为交直流电流处理模块203电路原理图，交直流电流采样均通过电流传感器获得，电流传感器为非接入电流互感器，被采样电路与电流传感器完全隔离，对被采样电路不会有任何影响。电流传感器输出的信号转换为直流电压信号后，由第三处理单元33进行采集处理。

图8为转辙机电压处理模块204电路原理图，转辙机电压处理模块204包括：多路由熔断丝、热敏电阻、分压电阻、隔离电路构成的转辙机电压采集电路，多路电压采集电路和第四处理单元34电连接，转辙机电压采集电路的正负输入端分别串接有熔断丝和分压电阻，正输入端串接有热敏电阻，正负输入端的两端点通过隔离电路后与第四处理单元34电连接。

转辙机表示电压为一个交直流混合信号，由于表示电压信号会混有380V的高压，必须经过高阻限流及其它防护后，再由表示电压采集器将采集信号电压转换为交流成分和直流成分，将直流成分、交流成分接入第四处理单元34。在测试交流转辙机道岔表示电压时，会有极高的反向电动势存在，该电压瞬间可达到2500V以上，电压采集对于电路冲击巨大，需要对电路特殊处理。整个电路采用高阻分压，电压输入采集器输入高低端之间分别增加熔断丝，当电流超过额定值时瞬间熔断，防止输入端子之间的短路。在分压电路中串入热敏电阻，在输入回路电流超过一定电流时发挥作用，在几十毫秒内将阻值增加到几兆欧，直至自身烧毁开路。

为了增强系统的抗干扰能力，提高系统AD采集精度及稳定性，系统电源如图9所示，系统采用三级电源处理方式，即AC/DC、DC/DC、LDO（低压差线性稳压器）的方式。另外为了减少模拟电源与数字电源之间的干扰，本系统采用隔离电源将数字电源、模拟数字接口电源以及模拟电源进行了隔离，保证了各电源地的独立性。

综上所述，本实用新型包括监测中心管理单元1，还包括多个现场监测管理单元2，所述多个现场监测管理单元2与监测中心管理单元1进行数据连接；该监测中心管理单元1从多个现场监测管理单元2及时收集监测数据和报警信息，进行集中管理和存储，并对各现场监测数据进行统计和综合分析，实现对被监测设备的维护预警。所述的现场监测管理单元2设在车站上，直接与各处理模块通信，负责读取系统设置参数，采集监测数据并对数据进行解析、处理，同时存储于本地数据库，实现实时监测和故障报警，并将监测数据和配置数据及时传送到中心管理系统。

对于具体系统的电路搭建，可以根据其具体实现的功能，在现有技术中选择符合要求的电路进行搭建，本实施例不再进行详述。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种城市轨道交通联锁设备运行监测装置，其特征是：至少包括：监测中心管理单元（1）、现场监测管理单元（2），所述多个现场监测管理单元（2）和监测中心管理单元（1）通过网络连接；所述现场监测管理单元（2）至少包括：直流电压处理模块（201）、交流电压处理模块（202）、交直流电流处理模块（203）、转辙机电压处理模块（204）；所述直流电压处理模块（201）、交流电压处理模块（202）、交直流电流处理模块（203）、转辙机电压处理模块（204）、分别通过对应的第一处理单元（31）、第二处理单元（32）、第三处理单元（33）、第四处理单元（34）与监测中心管理单元（1）网络链接。

2.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通联锁设备运行监测装置，其特征是：第一处理单元（31）、第二处理单元（32）、第三处理单元（33）、第四处理单元（34）具有相同电路结构，都包括：多路滤波处理电路（301）、差分多路选择电路（302）、多路选择电路（303）、调理电路（304）、低通滤波电路（305）、A/D转换电路（306）、隔离模块（307、主处理器（308）和接口电路（309），主处理器（308）通过隔离模块（307）后分两路，一路与A/D转换电路（306）电连接，获取由多路滤波处理电路（301）选择的现场信号，另一路与多路选择电路（303）电连接，向多路选择电路（303）发送选择地址，通过选择地址选择不同的现场信号输入；经多路选择电路（303）选择的现场信号然后经差分多路选择电路（302）进入调理电路（304）和低通滤波电路（305）到A/D转换电路（306），由A/D转换电路（306）将现场模拟信号转换成数字信号，经光电隔离到主处理器（308）；A/D转换电路（306）的参考电压由参考电压电路（310）提供，主处理器（308）通过接口电路（309）与监测中心管理单元（1）网络电连接。

3.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通联锁设备运行监测装置，其特征是：直流电压处理模块（201）包括：电压输入采集器输入高低端之间分别有熔断丝、限流电阻、热敏电阻、第一处理单元（31）和隔离电路，当电流超过额定值时瞬间熔断，防止输入端子之间的短路；在分压电路中串入热敏电阻，限流电阻高低端采用氧化金属膜电阻，强电高压输入经限流电阻分压取样后，降为弱电压信号再经过隔离电路，滤波处理后接入第一处理单元（31），实现直流电压的采集。

4.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通联锁设备运行监测装置，其特征是：交流电压处理模块（202）包括：限流电阻、交流电压转直流电压电路、交流互感器和第二处理单元（32），输入的交流信号经过限流电阻与交流互感器转换为后级弱信号，经交流电压转直流电压电路到第二处理单元（32），第二处理单元（32）同时接入多路交流电压采样点的信号。

5.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通联锁设备运行监测装置，其特征是：交直流电流处理模块（203）包括：电流传感器、第三处理单元（33），交直流电流采样均通过电流传感器获得，电流传感器输出的信号转换为直流电压信号后进入第三处理单元（33），第三处理单元（33）通过接口与监测中心管理单元（1）电连接。

6.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通联锁设备运行监测装置，其特征是：转辙机电压处理模块（204）包括：多路由熔断丝、热敏电阻、分压电阻、隔离电路构成的转辙机电压采集电路，多路电压采集电路和第四处理单元（34）电连接，转辙机电压采集电路的正负输入端分别串接有熔断丝和分压电阻，正输入端串接有热敏电阻，正负输入端的两端点通过隔离电路后与第四处理单元（34）电连接。

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