CN2475638Y - 一种地铁过渡电阻在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
一种地铁过渡电阻在线监测装置，由装有单片机的轨道电压测量装置、回流点电流测量装置和监测室控制装置三部分组成，主机监测室控制装置的S1端与两套轨道电压测量装置、回流点电流测量装置的S1端连接；主机监测室控制装置的S2端与轨道电压测量装置、回流点电流测量装置的S2端连接三个装置通过标准RS485总线通讯，共同构成过渡电阻的测量系统。它可在地铁机车正常运行中进行测量，并可直接在监测室观测到过渡电阻的数值，其测量精度高，省时省力，成本低。
Description
本实用新型涉及一种地铁过渡电阻在线监测装置，尤其适合于地铁的走行轨与隧洞主体结构(或大地)过渡电阻的在线监测。
目前，公知的地铁过渡电阻的测量仅采用接地电阻测量仪测量，其形式为离线检测，测量精度低，测量工作量大，并且需要地铁机车停止运行，而且要求在机车整机停电的情况下才能测量。
本实用新型的目的是提供一种地铁过渡电阻在线监测装置，它可以在地铁机车正常运行中在线实时测量过渡电阻，并可直接在监测室观测到过渡电阻的数值。
本实用新型一种地铁过渡电阻在线监测装置，主要由装有单片机的轨道电压测量装置、回流点电流测量装置和主机监测室控制装置三部分组成，主机监测室控制装置的S1端与两套轨道电压测量装置、回流点电流测量装置的S1端连接；主机监测室控制装置的S2端与轨道电压测量装置、回流点电流测量装置的S2端连接。
本实用新型一种地铁过渡电阻在线监测装置的轨道电压测量装置、回流点电流测量装置和主机监测室控制装置内设置的单片机为51系列单片机。轨道电压测量装置中的单片机为89C51(IC1)，连接有A/D转换器ICL7135(IC2)、串行接口芯片75BC184(IC11)，A/D转换器(IC2)的INH端接到电阻R1与R2的连接点P上，电阻R1的另一端接到轨道上，电阻R2的另一端接到结构钢上。测量回流点电流的回流点电流测量装置中的单片机为89C52(IC3)，其上连接有A/D转换器ICL7135(IC4)、串行接口芯片75BC184(IC12)，89C52单片机的接口P1.0连接中间继电器(JDQ)的控制线圈的一端，继电器控制线圈的另一端接到三极管(T)的集电极上，三极管(T)的发射级接地线，中间继电器的接点J-1的一端接到交流220V电源的L端，另一端连接接触器(JCQ)的控制线圈的一端，接触器控制线圈的另一端连接交流220V的N端，接触器(JCQ)的接点JC1的一端与轨道连接，另一端与电阻(R4)与分流器(FL1)的接合点(Q)连接，分流器的另一端接地线，电阻(R4)的另一端同时与放大器OP07(IC6)的负输入端和电阻(RS)连接，电阻(RS)的另一端与放大器(IC6)的输出端和电阻(R6)的连接点连接，电阻(R6)的另一端与A/D转换芯片(IC4)的模入端(INH)连接，主机监测室控制装置中的单片机为89C51(IC7)，它连接键盘与显示接口芯片(IC8)、串行接口芯片75BC184(IC13)，键盘与显示接口芯片(IC8)又与键盘(IC10)和数码显示器(IC9)连接。
本实用新型一种地铁过渡电阻在线监测装置的优点：
1.可在机车正常运营中进行测量，实时在线监测机车的过渡电阻；
2.测量精度高，克服了以往人工测量精度差，测量麻烦，耗时耗力以及重复劳动等缺点。
3.系统结构简单，成本低，可广泛应用于地铁(轻轨)来测量过渡电阻，
及时采取措施来防止杂散电流造成的腐蚀。
附图说明：
图1是本实用新型在线监测装置布局示意图。
图2是本实用新型轨道电压测量装置电路图。
图3是本实用新型回流点电流测量装置电路图。
图4是本实用新型主机监测室控制装置电路图。
下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步说明：
本实用新型一种地铁过渡电阻在线监测装置，它主要由设置有单片机的轨道电压测量装置1、回流点电流测量装置2和主机监测室控制装置3三部分组成，主机监测室控制装置3的S1端与轨道电压测量装置1、两套回流点电流测量装置2的S1端连接；主机监测室控制装置3的S2端与轨道电压测量装置1、两套回流点电流测量装置2的S2端连接。轨道电压测量装置1由一块测量控制电路板组成，电路板使用51系列单片机，配置A/D转换器和负责RS485通讯转换的芯片；单片机系统负责所有指令的存储和执行，并负责接收主机监测室控制装置的测量指令，启动A/D转换器，测量轨道电压，把测量结果传送到监测室控制装置中去。回流点电流测量装置2由一块测量控制电路板构成，它包含有电流取样电路，A/D转换电路以及负责RS485通讯转换的电路，其中主要电路仍然由51系列单片机组成，单片机的P1口中的一位(如P1.0口)控制一个中间继电器线圈的通断电，而中间继电器的接点J-1控制一个接触器线圈的通断电，在测量电流时接触器线圈带电，触点吸合(否则断开)，保证主体结构的杂散电流从回流点流回负母线，并由A/D转换器IC47135测量其电流大小，单片机接收到监测室控制装置发出的测量命令后，通过P1口的另一位(如P1.1口)，启动A/D转换器IC47135工作，并读取转换结果，单片机经过换算得到测量电流值，把所测数据通过RS485总线传送回主机监测室控制装置3中。主机监测室控制装置3主要完成通过RS485总线向轨道电压测量装置1和回流点电流测量装置2发送测量命令，并把测量的电压和电流数值取回送入指定内存，通过过渡电阻计算公式计算出过渡电阻，再通过数码显示器IC10显示，从而完成过渡电阻的测量。此控制装置通过单片机IC789C51控制，扩展RS485通讯转换芯片75LBC184，以及数码管显示驱动电路和小键盘接口电路IC8。主机监测室控制装置3和轨道电压测量装置1以及回流点电流测量装置2的通讯是主从式串行总线通讯方式，三个装置通过标准RS485总线通讯，共同构成过渡电阻的测量系统。其中监测室控制装置3为主机，轨道电压测量装置1以及回流点电流测量装置2为从机，主机与从机的通讯按一定的通讯协议进行，通过通讯电缆的连接，过渡电阻测量装置可以可靠地测量出过渡电阻。
如图1所示，轨道电压测量装置1设在铁轨上取流最大点E和结构钢上中点F之间，用于测量电压Vx，回流点电流测量装置2设在铁轨上的回流点A、B与结构钢5上的C、D点之间，用于测量回流杂散电流Is1和Is2监测室控制装置3设在地铁监测室中。轨道4与结构钢5之间的电阻值即为被测量过渡电阻。过渡电阻测量采用伏安法(动态法)测量，测量时一个供电区间只允许通过一列机车，主机监测室控制装置3接收到轨道电压测量装置1和回流点电流测量装置2的测量值Vx和Is1、Is2后，根据欧姆定律，计算出电机车的过渡电阻Rs，并送到数码显示器IC9显示。
轨道电压测量装置电路如图2所示，核心电路为IC1：89C51单片机，扩展了A/D转换芯片IC2：ICL7135，单片机串行口RXD、TXD与串行通讯用芯片IC11：75LBC184连接。A/D转换器(IC2)的IN端接到电阻R1与R2的连接点P上，电阻R1的另一端接到轨道(4)上，电阻R2的另一端接到结构钢上。轨道电压的数值范围在-100V～100V之间，所以输入信号首先要进行分压，电阻R1和R2起分压作用，使得P点的电压范围为-2V～2V，满足A/D转换器IC2：7135的输入信号，单片机89C51的P1.1控制A/D转换器的启动，P1.2控制串行通讯转换芯片IC11：75LBC184处于发送和接收状态，系统复位后P1.2设置为低电平，通讯处于接收状态，当接收到主机发出的检测命令后，延时一段时间，P1.1由高电平变为低电平，启动A/D转换，转换结束后，CPU读取转换值送入相应内存，并按量刚变换计算出测量的轨道电压。P1.2由低电平变为高电平，通讯处于发送状态，从而把测量的电压值传送回主机。
回流点电流测量装置电路如图3所示。核心电路为IC3：89C52单片机，扩展了A/D转换芯片IC4：ICL7135，单片机串行口RXD、TXD与串行通讯用芯片IC12：75LBC184连接。单片机IC3：89C52的P1.0控制继电器线圈JDQ的通断电，P1.1控制A/D转换器IC4：7135的启动，P1.2控制串行通讯转换芯片IC12：75LBC184处于发送或接收状态，系统复位运行后P1.2设置为低电平，IC12：75LBC184处于接收状态，当接收到主机发出的检测命令后，P1.0变为低，P1.0经过一个非门74LS04驱动三极管T导通，中间继电器JDQ线圈带电吸合，中间继电器一个触点J-1的一端接交流220V的L极，另一端接在控制接触器JCQ的线圈的JJ端，交流接触器JCQ线圈的另一端接在交流220V的N端。当中间继电器线圈带电触点吸合时，接触器JCQ线圈带电，其触点JC1吸合，使得被测电流从测量装置通过，电流通过分流器FL1，分流器输出与被测电流成比例关系的小电压信号，经过两极运算放大器OP07放大后，送入A/D转换器IC4：7135的输入端，P1.1由高电平变为低电平，启动A/D转换，转换结束后，CPU读取转换值送入相应内存，并按量刚变换计算出测量的回流点电流。P1.2由低电平变为高电平，通讯处于发送状态，从而把测量的电流值传送给监测室控制装置3。
图4是本实用新型控制装置电路原理图。核心电路为IC7：89C51单片机，扩展了键盘与显示接口芯片IC8，IC8分别与小键盘IC10及数码显示器IC9连接，单片机串行口RXD、TXD与串行通讯用芯片IC13：75LBC184连接。单片机P1.2控制串行通讯转换芯片75LBC184处于发送和接收状态，系统复位运行后P1.2设置为高电平，系统通讯处于发送状态，操作人员经过键盘操作，向轨道电压测量装置1和回流点电流测量装置2发布测量命令，命令发布成功后，P1.2设置为低电平，系统通讯处于接收状态，等待接收电压和电流数值，接收完毕后，按公式进行运算，从而计算出过渡电阻，并送到数码显示器IC9显示。
Claims (5)
1.一种地铁过渡电阻在线监测装置，其特征在于：它主要由设置有单片机的轨道电压测量装置(1)、回流点电流测量装置(2)和主机监测室控制装置(3)三部分组成，主机监测室控制装置(3)的S1端与两套轨道电压测量装置(1)、回流点电流测量装置(2)的S1端连接；主机监测室控制装置(3)的S2端与轨道电压测量装置(1)、回流点电流测量装置(2)的S2端连接。
2.根据权利要求1所述的地铁过渡电阻在线监测装置，其特征在于：所述的轨道电压测量装置(1)、回流点电流测量装置(2)和主机监测室控制装置(3)内设置的单片机为51系列单片机。
3.根据权利要求1或2所述的地铁过渡电阻在线监测装置，其特征在于：所述的轨道电压测量装置(1)中的单片机为89C51(IC1)，连接有A/D转换器ICL7135(IC2)、串行接口芯片75BC184(IC11)，A/D转换器(IC2)的INH端接到电阻R1与R2的连接点P上，电阻R1的另一端接到轨道(4)上，电阻R2的另一端接到结构钢(5)上。
4.根据权利要求1或2所述的地铁过渡电阻在线监测装置，其特征在于：所述的测量回流点电流的回流点电流测量装置(2)中的单片机为89C52(IC3)，其上连接有A/D转换器ICL7135(IC4)、串行接口芯片75BC184(IC12)，89C52单片机的接口P1.O连接中间继电器(JDQ)的控制线圈的一端，继电器控制线圈的另一端接到三极管(T)的集电极上，三极管(T)的发射级接地线，中间继电器的接点J-1的一端接到交流220V电源的L端，另一端连接接触器(JCQ)的控制线圈的一端，接触器控制线圈的另一端连接交流220V的N端，接触器(JCQ)的接点JC1的一端与轨道连接，另一端与电阻(R4)与分流器(FL1)的接合点(Q)连接，分流器的另一端接地线，电阻(R4)的另一端同时与放大器OP07(IC6)的负输入端和电阻(R5)连接，电阻(R5)的另一端与放大器(IC6)的输出端和电阻(R6)的连接点连接，电阻(R6)的另一端与A/D转换芯片(IC4)的模入端(INH)连接。
5.根据权利要求1或2所述的地铁过渡电阻在线监测装置，其特征在于：所述的主机监测室控制装置(3)中的单片机为89C51(IC7)，它连接键盘与显示接口芯片(IC8)、串行接口芯片75BC184(IC13)，键盘与显示接口芯片(IC8)又与键盘(IC10)和数码显示器(IC9)连接。
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