CN212567494U - 转辙机控制电路监测分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种转辙机控制电路监测分析系统，包括信号采集传感器，所述信号采集传感器安装在转辙机道岔控制电路中，用于采集该控制电路的状态信号；下位机，所述下位机用于将所述状态信号进行数据整理后传送至上位机；上位机，所述上位机用于对接收到的下位机数据进行存储、分析、判断和显示。本实用新型可对转辙机控制电路的运行故障进行准确的判断，从而能快速查找故障点，排除故障，有效的提高了运营的效率，具有非常好的应用价值。

Description

转辙机控制电路监测分析系统

技术领域

本实用新型涉及一种控制电路监测分析系统，具体涉及一种转辙机控制电路监测分析系统。

背景技术

转辙机承担着轨道交通线路道岔转换的功能，转辙机运行是否可靠，直接影响到运营的安全和效率。随着轨道交通的飞速发展，运营压力越来越大，当发生道岔转换故障时，很难对各种故障进行及时的判断和处理，从而影响到正常的运营。因此，有必要开发一种转辙机控制电路监测分析系统，以达到及时发现故障点，缩短抢修时间；可在线分析判断，查找故障隐患，提示工作人员及时维护设备，降低故障发生率；可长期跟踪关键设备的运行状态，为设备的状态修、计划修提供技术支持。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种转辙机控制电路监测分析系统，可以对转辙机的运行故障进行准确的判断，从而提高解决故障问题的效率。本实用新型的技术方案为：

一种转辙机控制电路监测分析系统，包括：

信号采集传感器，用于采集该控制电路的状态信号；

下位机，所述下位机用于将所述状态信号进行数据整理后传送至上位机；

上位机，所述上位机用于对接收到的下位机数据进行存储、分析、判断和显示。

进一步的，所述信号采集传感器包括电压传感器、电流传感器和图像传感器，所述电压传感器和所述电流传感器安装在转辙机道岔控制电路中，分别用于采集转辙机道岔控制电路中采样点的电压信号和电流信号，所述图像传感器安装在转辙机内，用于采集转辙机缺口的大小。

进一步的，所述下位机包括电压信号处理单元、电流信号处理单元、道岔缺口检测单元和通讯转换单元，所述通讯转换单元和所述上位机相连。

进一步的，所述的上位机包括主控制器单元和安装在所述主控制器单元上的通讯模块、数据处理模块、数据库模块、显示模块可和设置模块；所述通讯模块用于上位机和下位机之间的数据传输；所述数据处理模块用于对接收到的数据进行分析，判断各个采样点的数据是否在允许的范围内，超出即有故障发生；如果没有故障发生，进一步判断各个采样点的数据在允许的范围内的变化趋势，然后将分析数据和判断结果传送给数据库模块和显示模块；所述数据库模块对所述数据处理模块提供的分析数据和判断结果进行保存，并具有数据查询和故障查询功能；所述显示模块依据所述数据处理模块的分析判断结果，进行相应的报警信息和/或数据信息显示；所述设置模块依据现场所使用的转辙机的实际型号，调整相关的门限参数的设定。

本实用新型的有益效果：本实用新型可对转辙机控制电路的运行故障进行准确的判断，从而能快速查找故障点，排除故障，有效的提高了运营的效率，具有非常好的应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的转辙机控制电路监测分析系统的结构示意图。

图2为本实用新型的电压信号采集的电路原理图。

图3为本实用新型的电流信号采集的电路原理图。

图4为本实用新型的下位机的工作原理图。

图5为本实用新型的上位机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型做进一步详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

如图1～5所示，本实用新型具体实施例提供一种转辙机控制电路监测分析系统，包括：信号采集传感器，下位机和上位机。信号采集传感器包括电压传感器、电流传感器和图像传感器，这些传感器均安装在转辙机道岔控制电路中，其中，电压传感器和电流传感器分别用于采集转辙机道岔控制电路中采样点的电压信号和电流信号，图像传感器用于采集转辙机缺口的大小。此外，这些传感器选择的均为市售隔离型高精度传感器，在保证采样精度的前提下，与原系统隔离，保证安全。

下位机采用工控结构，用于将信号采集传感器采集的各种状态信号进行数据整理后传送至上位机。具体地，下位机包括电压信号处理单元、电流信号处理单元、道岔缺口检测单元和通讯转换单元，其中，通讯转换单元和上位机相连。在转辙机控制电路监测分析系统中，下位机完成采样点数据的采集、整理和传输，由上位机进行数据的存储、分析、判断和显示。

上位机采用的是一台工控机，包括主控制器单元和安装在主控制器单元上的通讯模块、数据处理模块、数据库模块、显示模块可和设置模块。其中，通讯模块负责上位机和下位机之间的数据传输，把上位机的查询和应答指令发送给下位机；以及把接收到的下位机数据传送给数据处理模块。数据处理模块负责分析接收到的数据，依据转辙机工作过程中的内部逻辑关系，首先判断是否有故障发生，或者有故障预警，然后把数据和分析判断的结果，传送给数据库模块和显示模块。具体为：数据处理模块首先对接收到的数据进行分析，判断各个采样点的数据(电压、电流、缺口大小)是否在允许的范围内，超出即有故障发生；如果没有故障发生，进一步判断各个采样点的数据(电压、电流、缺口大小)在允许范围内的变化趋势，因为系统中继电器的劣化，是一个长期渐变的过程，所以要结合近一年内的各个采样点的数据，判断是否有上升或下降的趋势，依据变化的趋势，当采样值将要超出允许的范围，即有故障预警；然后把数据和分析判断的结果，传送给数据库模块和显示模块。数据库模块是对数据处理模块的分析数据和判断结果进行保存，并具有数据查询和故障查询功能。显示模块依据数据处理模块的分析判断结果进行相应的显示；如果有故障发生或故障预警，则显示相关的报警信息，如果没有故障发生或故障预警，则显示道岔控制电路中的采样点的电压和电流数值。设置模块依据现场所使用的转辙机的实际型号，调整相关的门限参数的设定，以提高转辙机控制电路监测分析系统的灵敏度和可靠性。

在实际配备中，站内的每一台转辙机对应一台下位机，每一个站配备一台上位机，站内所有下位机通过以太网，把整理后的数据，传送给站内的上位机，上位机进行集中的数据处理。通过一台上位机，就能看到站内全部转辙机的工作状况，并实现在线转辙机控制电路监测分析，极大地提高可工作效率。

本实用新型的工作原理为：转辙机控制电路监测分析系统基于微机监测的基本原理及信号采集方式，搭建一个判断与处置的综合系统平台。以“故障导向安全”为设计理念，并充分考虑了转辙机运行的特点，参考铁路信号微机监测系统的工作原理和采集方式，在道岔控制电路中安装了电压传感器和电流传感器，在转辙机内部安装了道岔缺口检测单元，在转辙机内部安装了图像传感器，能在转辙机运行的时间内监测其运行状态和转换时间。并根据“道岔控制电路”中固有的规律、特点，并利用这些规律、特点，通过对电路中的采样点的电压、电流与时间的对应关系来判断转辙机动作完成到哪一步，判断是否有故障发生或确定故障点所在位置及发生原因。还可对电气特性偏离预定界限及时报警，对道岔缺口超出设定界限及时报警，通过发现转辙机故障预兆以防止事故发生，为转辙机设备维修提供可靠信息。

采用本实用新型的具体监测过程如下：

转辙机控制电路监测分析系统的监测包括两部分，实时监测和历史监测。实时监测，就是在转辙机没有动作的情况下，按一定的时间间隔、监测一些关键采样点的数据，以便及时发现问题。实时监测的关键采样点，包括定表继电器的励磁电流、反表继电器的励磁电流，和驱动转辙机的三相交流电A相、B 相、C相的电压。在正常情况下，如果转辙机没有执行定操或反操动作，转辙机只能处于定表位置或反表位置，否则就处于错误状态。实时监测定表继电器和反表继电器的励磁电流，如果转辙机处于定位，定表继电器的励磁电流约为20mA，反表继电器的励磁电流约为0mA；如果转辙机处于反位，反表继电器的励磁电流约为20mA，定表继电器的励磁电流约为0mA；如果定表继电器和反表继电器的励磁电流都约为0mA，那么系统将会给出表示电路的故障报警，重点检查对应的表示继电器和表示变压器是否损坏。实时监测驱动转辙机的三相交流电A相、B相、C相的电压，正常情况下，A相、B相、C相的电压约为AC380V，如果电压约为0AV，那么系统将会给出表示外部供电故障报警，重点检查对应的外部供电连线、短路保护器和空气开关。历史监测，就是当转辙机完成一次转换后，依据下位机采集到、并上传的完整的转换过程的各个采样点数据，进行分析判断，以判断是否有故障发生，或确定故障发生在哪一步，再精确到哪个电路元器件及配线或某种机械故障。

用户操作方法如下：运行转辙机控制电路监测分析系统的上位机软件，开始进行转辙机控制电路监测分析。在转辙机控制电路图上，将会实时显示对应采样点的数据值，如果搬动道岔，下位机则进行道岔搬动过程的数据采集，并把数据传送给上位机，由上位机进行存储、分析、判断和相应的显示。当上位机收到历史数据后，形成的各个采样点的历史数据曲线，可以方便对故障进行判断，下图为收到正常反操数据的显示效果。通过对曲线数据的综合分析，可以直观、快速、准确的判断故障的位置，并给出排除故障的建议，可以有效的缩短故障处理时间。系统采用多文档菜单界面显示方式，主菜单项主要由故障监测、连接操作、实时数据报表、历史数据报表、故障报警查询、工具、视图和帮助组成。可方便的进行故障信息的查询，查询系统的日、月、年报表，和数据的管理。

实施例1

本实用新型的转辙机控制电路监测分析系统已经应用于北京地铁6号线，目前处于调试阶段，可在其中进行系统设置、时钟校准、实时监测、记录查询、记录回放等操作，但该模块的功能并不限定于以上几种。

本实用新型在对转辙机控制电路监测分析时，上位机将以100毫秒时间间隔向下位机发出实时数据请求指令，下位机把采样数据整理后，将向上位机返回采样点的实时数据。当转辙机执行定向操作或反向操作时，下位机将把操作过程中的采样点的数据整理后，将向上位机发送采样点的历史数据。上位机通过获得的下位机采样点数据，进行故障逻辑的分析，判断是否有故障发生。转辙机执行定向操作或反向操作时，运行过程主要分为以下几步：第一步，1DQJ 吸起，1DQJF随后吸起；第二步，2DQJ转极，道岔开始动作；第三步，道岔动作，道岔动作过程分为解锁、转换、锁闭三步。解锁与转换的分界点以斥离尖轨开始动作为准，锁闭时以斥离尖轨密贴到位为准。第四步，启动电路断开，道岔转换完毕，自动开闭器接点转换，断开启动电路，使BHJ落下，1DQJ自闭电路断开进入缓放状态。第五步，1DQJ落下，1DQJ经过缓放后落下，1DQJF 随后落下，接通表示电路。系统在上诉的每个继电器的励磁线圈上都装有电流采样传感器，启动电路上装有电压和电流传感器，在转辙机执行定向或反向操作的过程中，详细记录每个采样点传感器的采样值；当定向操作或反向操作结束后，下位机将把操作过程中的所有采样点的记录数据整理后，发送给上位机。上位机依据所述的转辙机操作过程，并利用过程中的规律和特点，通过对电路中的采样点的电压、电流参数值的大小，和它们与时间的对应关系来判断转辙机动作完成到哪一步，判断是否有故障发生或确定故障点所在位置及发生原因。当有故障发生时，操作人员可以根据报警窗口给出的故障位置和处理建议进行故障修复处理。

此外，通过上位机查询并显示出一段时间内采样点的数据曲线，并对结果进行分析，如果均值出现明显的上升或者下降趋势，则预示转辙机控制电路中有潜在的故障风险，预判线路中的继电器有劣化倾向，上位机会给出相应的预警提示，技术人员可以根据相应提示，对相关的线路、继电器进行检修排查，预防未来的故障发生，更大程度地提高系统的稳定性和安全性。

综上，本实用新型以下4点优势：

(1)简化了对转辙机故障的查找，提高了工作效率。现有的转辙机故障检查手段仍停留在原先的技术层面上，依旧是人占主导因素，利用简单仪器与人的经验相结合的方式进行故障定位。这样容易造成故障定位精度不高，故障处理时间长。而转辙机控制电路监测分析系统，可直接判断显示出故障的位置和并提出处理的建议，达到了转辙机故障监测的及时性与准确性。

(2)可以实时记录转辙机的运行电压数据、电流数据和故障信息，便于现场回放。有一些瞬时故障，例如在某次道岔操作时，继电器触点在动作时有轻微的粘连或拉弧，发生了故障。为了使道岔回到安全位置，要进行相反的操作，这时继电器触点上小的粘连点，可能由于震动而掉落，继电器又恢复正常了，这时很难查找故障原因，因为当时的现场并没有保留。有了记录电压、电流的数据库，进行现场回放，查看当时记录的数据曲线，就很容易发现故障原因。系统的各项数据存储容量达到2年以上，对于分析控制电路的运行状况，非常有帮助。

(3)加入了转辙机表示缺口监测，对表示缺口变化情况提前检查处理，减少缺口变化故障的发生。转辙机表示缺口间隙大小的变化，反映了道岔密贴强度的变化，这对道岔及转换设备的安全运行起到十分重要的作用。目前缺口位置的检查是靠人工定期观测，不能及时预告故障隐患，达不到安全要求。

(4)系统设计采用“分散—集中”的方式，“分散”是站内的每一台转辙机对应一台下位机；“集中”是每一个站，配一台上位机，站内所有下位机通过以太网，把整理后的数据，传送给站内的上位机，上位机进行集中的数据处理。通过一台上位机，就能看到站内全部转辙机的工作状况，并实现在线转辙机控制电路监测分析，极大地提高可工作效率。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，但如前所述，应当理解实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离实用新型的精神和范围，则都应在实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种转辙机控制电路监测分析系统，其特征在于，包括：

信号采集传感器，用于采集该控制电路的状态信号；

下位机，所述下位机用于将所述状态信号进行数据整理后传送至上位机；

上位机，所述上位机用于对接收到的下位机数据进行存储、分析、判断和显示；

所述信号采集传感器包括电压传感器、电流传感器和图像传感器，所述电压传感器和所述电流传感器安装在转辙机道岔控制电路中，分别用于采集转辙机道岔控制电路中采样点的电压信号和电流信号，所述图像传感器安装在转辙机内，用于采集转辙机缺口的大小。

2.根据权利要求1所述的一种转辙机控制电路监测分析系统，其特征在于，所述下位机包括电压信号处理单元、电流信号处理单元、道岔缺口检测单元和通讯转换单元，所述通讯转换单元和所述上位机相连。

3.根据权利要求1所述的一种转辙机控制电路监测分析系统，其特征在于，所述的上位机包括主控制器单元和安装在所述主控制器单元上的通讯模块、数据处理模块、数据库模块、显示模块可和设置模块；所述通讯模块用于上位机和下位机之间的数据传输；所述数据处理模块用于对接收到的数据进行分析，判断各个采样点的数据是否在允许的范围内，超出即有故障发生；如果没有故障发生，进一步判断各个采样点的数据在允许的范围内的变化趋势，然后将分析数据和判断结果传送给数据库模块和显示模块；所述数据库模块对所述数据处理模块提供的分析数据和判断结果进行保存，并具有数据查询和故障查询功能；所述显示模块依据所述数据处理模块的分析判断结果，进行相应的报警信息和/或数据信息显示；所述设置模块用于依据现场所使用的转辙机的型号调整门限参数。

Images