CN2671866Y - 地铁轨道电位安全保护装置 - Google Patents
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Abstract
一种地铁轨道电位安全保护装置，主要由89C52单片机、TLC2543串口输出12位A/D转换器、75LBC184串行通信接口芯片、标准图形点阵式液晶显示模块SMG12864及具有可编程μP监控器的串行EEPROM芯片X25045电连接组成，并带有接触器触点输出，可以将检测到的电位差值与设定值进行比较，通过控制接触器触点的通断实现安全保护功能，也可以通过标准RS485接口将相关数据传送到监控中心，及时了解设备的运行情况，便于及时采取措施减少和杜绝安全事故的发生，具有广泛的实用性。
Description
一、技术领域
本实用新型涉及一种地铁轨道电位安全保护装置，尤其适用于地铁(轻轨)供电系统中轨道与大地的电位差的检测，用以限制“跨步电压”、保护乘客和铁路员工的人身安全。
二、背景技术
地铁(轻轨)供电系统一般采用直流供电系统，地铁轨道除了起铁轨作用外，还起到直流电流回流线的作用，地铁车厢与轨道在电气上是直接相连的。轨道和大地存在电位差，导致列车和站台必然也存在电位差，乘客和铁路员工在进出列车车门时，就容易形成“跨步电压”。当此电压高于一定值时，人员就有发生触电的危险。在车站或停车场安装地铁轨道电位安全保护装置(也称为轨道电位限制器)是一种较为通用的保护方法。在地铁(轻轨)系统中，轨道电位安全保护装置是必须配置的设备，而目前我国已建成运营的地铁(轻轨)所使用的轨道电位限制器主要有以下几点缺陷：
1.设备的控制时序逻辑采用时间继电器来控制，设置运行方式和调整不是很方便；
2.设备没有通信接口，无法进行远程监控；
3.所用设备都是国外厂家生产，国内尚无厂家生产，价格较贵。
三、技术内容
1.发明目的
鉴于已有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种地铁轨道电位安全保护装置，它通过单片机电路信号变化进行远程监控，使轨道电位安全保护装置功能更加完善，同时促进地铁(轻轨)设备的国产化。
2.技术方案
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：装置的主电路由信号变化、模数转换、单片机系统、输出控制、远程通信、键盘及显示电路等组成。单片机系统实时检测轨道与地之间的电位差，并通过点阵式液晶显示模块显示，危险电压值可以通过键盘设置，存于单片机系统的EEPROM内，保证系统掉电后数据不丢失。继电器KA1的触点KA1-1控制直流接触器KM，其触点KM-1控制轨道与大地的短接或断开。单片机系统把采集的信号ΔU与设定值进行比较，当大于设定值时，通过输出控制回路把继电器触点KA1-1闭合，直流接触器的触点KM-1也随之闭合，延时一段时间(延时时间的大小也可以通过键盘设定)后，触点KA1-1断开，继续检测信号ΔU，如果检测结果仍大于设定值，触点KA1-1则再次闭合，重复以上过程4次，如果检测值仍然大于设定值，触点KA1-1彻底闭合，单片机系统在液晶显示模块上显示报警信息，同时整个系统将被闭锁。若要解除闭锁需要按下复位键，或者等待闭锁时间到，闭锁时间可以通过键盘设定。解除闭锁后，系统重复以上工作。单片机系统可以自动记录每天轨道与地之间的电位差ΔU的最大值，并可以记录接触器触点KM-1彻底闭合的次数，通过串行通信接口远距离传送到监控中心。
3.技术效果
本实用新型地铁轨道电位安全保护装置，最适用于地铁(轻轨)供电系统中轨道与大地的电位差的检测，也可以用于大其它功率直流供电系统的安全防护设施中。采用由信号变化、模数转换、单片机系统、输出控制、远程通信、键盘及显示电路等组成的主电路，可以将检测到的数据与设定值进行比较，进而控制接触器触点KM-1的通断，实现安全保护。也可以通过标准RS485接口将相关数据远距离传送到监控中心，及时了解设备的运行情况，便于及时采取措施减少和杜绝安全事故的发生，社会经济效益是十分显著，操作简单，维修方便，价格低，具有广泛的实用性。
四、附图说明
附图是本实用新型电路原理图
五、具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本实用新型的一个实施例作进一步说明：
本实用新型地铁轨道电位安全保护装置，主要由单片机电路和一个与直流接触器KM相连的接口组成，通过控制直流接触器的触点KM-1的短接或断开来实现安全保护功能。单片机电路由89C52单片机IC1、串口输出的12位A/D转换器TLC2543(IC3)、串行通信接口芯片75LBC184(IC5)、标准图形点阵式液晶显示模块SMG12864(IC4)及具有可编程μP监控器的串行EPROM芯片X25045(IC2)电连接组成。轨道与大地之间的电位差信号ΔU经过分压电阻R1、R2和上拉电阻R3后变为信号AINO，AINO接入A/D转换器TLC2543(IC3)的AINO通道，A/D转换器TLC2543(IC3)的串行数据输入端DIN)输入/输出时钟端CLK、片选端CS、串行数据输出端DOUT与89C52单片机IC1的INT0、INT1、T0、T1端口顺次相连。本电路中，除了P3.0口用作串行输入端口RXD、P3.1口用作串行输出端口TXD之外，IC1：89C52的所有端口P0、P1、P2、P3都作为一般的输入/输出口I/O口使用。IC3：TLC2543的电源端VCC需要连接一个瓷片电容C1和钽电容C2以达到去耦的目的。IC1：89C52的RXD、TXD口与RS485收发器75LBC184(IC5)的接收输出端R和驱动输入端D分别相连。IC5：75LBC184的接收输出允许端RE和驱动输入允许端DE短接，并与89C52单片机IC1的P2.6口P26相连，IC5：75LBC184的A，B为标准RS485通讯总线接线端，其引出线为S1，S2。通过S1、S2线，可以将将数据远距离传送到监控中心。单片机IC1：89C52的P1.7与IC2：X25045的CS端相连，用于定时向看门狗电路发脉冲和向串行EEPROM读和写数据的片选线，单片机IC1：89C52的WR端与IC2：X25045的SI端相连，用于向串行EPROM写数据，单片机IC1：89C52的P1.6端与IC2：X25045的SCK端相连，用于与串行EEPROM进行读写数据时发同步脉冲，单片机IC1：89C52的RD端与IC2：X25045的SO端相连，用于从串行EEPROM读数据，单片机IC1：89C52的RESET端与IC2：X25045的RST端相连，当系统上电时，产生高电平复位信号，用于单片机复位，电阻R7为复位的辅助电阻，电容C3对复位信号起滤波作用。IC1：89C52P0口的IC1：P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7与IC4：SMG12864的数据口DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7顺次相连，IC1：89C52P2口的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4分别与IC4：SMG12864的RS、CS2、CS1、R/W、E端口顺次相连。IC4：SMG12864的BLA端通过一个电阻R5后接高电平VCC，其Vo和Vee端分别接可调式电阻器RV1的可调端和一固定端，而RV1的另一固定端经过一个电阻R4后接地。IC4：SMG12864的复位端RST接高电平VCC，而IC4：SMG12864的BLK端直接接地。键盘电路通过连接器J1与主电路实现电连接，IC1：89C52P1口的P10、P11、P12、P13、P14、P15接一个起上拉作用的电阻排RP1之后分别与连接器J1的J1：8、7、6、5、4、3端相连，J1的1、2端接地。通过键盘，可以设置危险电压值、延时时间、闭锁时间等参数。IC1：89C52的P2.5口IC1：P25通过一个电阻R6与三极管Q1的基极相连，继电器KA1的线圈一端接VCC电源，另一端接三极管Q1的集电极，为保护三极管Q1，在线圈的两端并一个保护二极管D1。继电器KA1的触点KA1-1作为电路的输出，用以控制直流接触器KM的触点KM-1的通断。当P2.5为高电平“1”时，三极管Q1导通，继电器KA1的线圈得电从而使触点KA1-1闭合。触点KA1-1一旦闭合，将会使接触器KM的触点KM-1闭合，则轨道与大地之间的电位差将为0，从而实现安全保护。
Claims (3)
1.本实用新型地铁轨道电位安全保护装置，其特征在于：单片机电路由单片机、A/D转换器、串行通信接口芯片、标准图形点阵式液晶显示模块及具有可编程μP监控器的串行EEPROM电连接组成，并带有接触器触点输出。
2.根据权利要求1所述的地铁轨道电位安全保护装置，其特征在于：单片机型号为AT89C52，A/D转换器为串口输出的12位A/D转换器TLC2543，串行通信接口芯片的型号为RS485收发器75LBC184，标准图形点阵式液晶显示模块的型号为SMG12864，具有可编程μP监控器的串行EEPROM的型号为X25045。
3.根据权利要求1和2所述的地铁轨道电位安全保护装置，其特征在于：轨道与大地之间的电位差信号ΔU经过分压电阻(R1、R2)和上拉电阻(R3)后变为信号AINO，AINO接入A/D转换器TLC2543(IC3)的AINO通道(IC3：1)，A/D转换器TLC2543(IC3)的(DIN、CLK、CS、DOUT)口与89C52单片机(IC1)的端口P3的(P3.2、P3.3、P3.4、P3.5)口顺次相连，(IC1：89C52)的(P3.0、P3.1)口与RS485收发器75LBC184(IC5)的R端和D端分别相连，(IC5：75LBC184)的(RE、DE)端共用89C52单片机(IC1)的P2.6口，(IC5：75LBC184)的(A、B)为标准RS485通讯总线接线端，其引出线为(S1，S2)，通过S1、S2线，可以将数据远距离传送到监控中心，(IC1：89C52)的端口(P16、P17、RD、WR)与(IC2：X25045)的(SCK、CS、SI、SO)顺次相连，数据可以存入(IC2：X25045)的EEPROM中，防止掉电后数据的丢失，(IC2：X25045)的复位端RST与(IC1：89C52)的复位端RESET相连，在系统出现故障时产生复位信号，(IC1：89C52)与(IC4：SMG12864)以模拟口线的方式连接，键盘电路通过连接器(J1)与主电路实现电连接，通过键盘，可以设置危险电压值、延时时间、闭锁时间等参数，(IC1：89C52)的P2.5口(IC1：P25)通过一个限流电阻(R6)与三极管(Q1)的基极相连，继电器KA1的线圈一端接VCC电源，另一端接三极管(Q1)的集电极，为保护三极管(Q1)，在线圈的两端并一个保护二极管(D1)，继电器KA1的触点KA1-1作为电路的输出，用以控制直流接触器KM的触点KM-1的通断。当P2.5为高电平(“1”)时，三极管(Q1)导通，继电器KA1的线圈得电从而使触点KA1-1闭合，触点KA1-1一旦闭合，将会使接触器KM的触点KM-1闭合，则轨道与大地之间的电位差将为0，从而实现安全保护。
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