一种高铁信号机实时监测报警装置的制作方法

本实用新型涉及高铁智能监控技术领域，具体涉及一种高铁信号机实时监测报警装置。

背景技术：

信号机是铁路信号设备的重要组成部分，主要用于列车安全运行的指引，能否正常显示直接关系到列车的运行安全，有着行车安全之眼之称。在普速铁路中信号机的常态为点亮状态，对其电路具有完整的监督与自诊功能，当发生故障时，可以直接反映出来。在高速铁路中以列控数据作为列车安全运行的指引，信号机作为辅助安全运行的设备，常态为灭灯状态，电路的完整性得不到实时检查，当信号机故障后，不能直接反映出来。虽然高速铁路常态下依据列控数据进行运行，但是在列控失效、未安装列控设备的列车运行及其他特殊原因仍然将信号机作为运行指引。

高铁信号机平时处于灭灯状态，电路完整状态得不到检查，不能实时监测电路及灯丝的完整性。当电路某一处发生故障时，不能及时直接反映出来，当需要使用时，造成不能开放信号故障的发生，影响设备正常使用，危及高铁安全。为此研制高铁信号机实时监测报警装置，能够对电路及灯丝完整状态进行实时监测，当某一处电路故障或灯丝断丝时，给出相应的告警信息，提示维修人员及时进行查找，避免不能开放信号故障的发生。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高铁信号机实时监测报警装置，实现高铁信号机工作状态的实时监测及发生故障报警。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高铁信号机实时监测报警装置，包括：监测主机、监测分机和复式继电器，其中，

所述监测分机，与高铁信号机的开灯继电器的第一组空余后接点和第二组空余后接点电连接，同时通过所述开灯继电器的第三组空余后接点和第四组空余后接点与所述监测主机电连接，通过所述复式继电器的八组前接点与高铁信号机每个灯位的去回线电连接；

所述监测主机用于为所述监测分机供电，并向所述监测分机发送预设幅值范围内的电压检测信号；所述监测分机用于判断所述开灯继电器是否为落下状态，并在开灯继电器为落下状态时，控制所述复式继电器吸起，以将所述预设幅值范围内的电压检测信号输送到室外点灯单元的输入端；所述监测分机还用于检测所述点灯单元所在回路的阻抗值，并将检测结果发送给所述监测主机，以使所述监测主机在监测到异常阻抗值时，驱动上、下行报警继电器给出报警提示；

其中，所述上、下行总报警继电器设置在信号机械室内的报警组合架内，与列控中心的声光报警装置电连接；所述点灯单元用于为高铁信号机的灯位供电；所述预设幅值范围内的电压检测信号小于所述点灯单元的工作电压。

优选地，每一架高铁信号机配置唯一一台所述监测分机和唯一一个所述复式继电器。

优选地，所述监测主机包括主机控制单元及分别与所述主机控制单元电连接的电源转换单元、继电器驱动单元、显示单元、主机CAN通信单元和串口通信单元，其中，

所述电源转换单元用于将220V交流市电转换为24V直流电，为所述主机控制单元、继电器驱动单元、显示单元及监测分机和复式继电器供电；

所述继电器驱动单元用于根据主机控制单元的输出信号驱动上行总报警继电器接点或下行总报警继电器接点的断开或闭合；

所述显示单元用于显示各架高铁信号机名称、当前工作状态、当前采集的工作值及报警信息；

所述主机CAN通信单元用于接收监测分机发送的检测结果并向铁路管理系统发送监测主机的工作状态，以使所述铁路管理系统对所述高铁信号机实时监测报警装置进行统一管理；

所述串口通信单元用于通过USB转九针串口线，将外接计算机设置好的通道类型文件、高铁信号机显示名称文件和报警阈值文件下传到监测主机。

优选地，所述监测分机包括：分机控制单元及分别与所述分机控制单元电连接的信号检测单元、逻辑切换单元和分机CAN通信单元，其中，所述分机CAN通信单元与所述主机CAN通信单元电连接；

所述分机控制单元还与所述开灯继电器的第一组、第二组、第三组和第四组空余后接点电连接，所述逻辑切换单元与所述复式继电器的两组前接点电连接；

所述分机控制单元用于判断所述开灯继电器是否为落下状态，并在开灯继电器为落下状态时，通过所述逻辑切换单元控制所述复式继电器吸起，以将所述预设幅值范围内的电压检测信号输送到所述点灯单元的输入端；所述信号检测单元用于检测所述点灯单元所在回路的阻抗值并发送给所述分机控制单元。

优选地，所述监测主机包括前置面板，所述前置面板上设置有：绿色LED工作指示灯、红色LED总报警灯、复位按钮、调试按钮和分机按钮，其中，

所述复位按钮用于清除各类报警信息；所述调试按钮用于进入或退出调试模式；分机按钮用于在调试模式下选择分机号。

优选地，所述监测主机还包括后置面板，所述后置面板上设置有：

串行设置口，用于对监测主机进行各种参数设置，管脚定义；

微机监测接口，用于同铁路管理系统进行通信，管脚定义；

通信接口，用于同监测分机进行通信，管脚定义；

220V电源输入接口，用于为交流220V电源插座，自带熔断电流为1A的保险管；

电源接口，用于为监测分机提供直流24V供电电源，管脚定义；

检测接口，用于为监测分机提供检测交流电源，管脚定义；

总报警输出接口，用于输出2组开关信号，以驱动上行总报警继电器接点或下行总报警继电器接点的断开或闭合。

优选地，所述监测分机包括前置面板，所述前置面板上设置有：红色LED电源指示灯，绿色LED工作指示灯和绿色通信指示灯。

优选地，所述复式继电器通过分线盘与高铁信号机的点灯单元电连接；所述点灯单元的去回线连接在所述分线盘端子上，与所述复式继电器的前接点连接。

优选地，所述监测分机共有9对外接检测线，其中4对外接检测线分别连接开灯继电器的第一组、第二组、第三组和第四组空余后接点，另外5对外接检测线分别对应连接复式继电器的8组前接点的1个触点；所述复式继电器的另外1个触点分别连接至分线盘每个点灯单元的去回线上。

优选地，所述监测分机采用截面积0.5平米毫米以上的阻燃绝缘软线作为电源线；所述监测主机采用2芯屏蔽线作为CAN传输线与所述监测分机通信；所述监测主机采用截面积0.5平米毫米以上的双股多芯铜线作为CAN传输线与监测微机通信；所述监测主机的主机CAN通信单元和监测分机的分机CAN通信单元分别设置有120Ω的终端匹配电阻。

本实用新型采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本实用新型提供的这种高铁信号机实时监测报警装置，能填补高铁信号机长期处于灭灯状态下不能实现实时监测及报警的空白，提升了现场维护工作的便利性，能够产生良好的安全、经济效益，推广前景良好。

1、经济效益：该装置实现了每个周期自动化地对信号机点灯电路及信号灯丝的工作状态进行实时检查，且只需在施工时接入本装置，室外不需要改变任何电路，可沿用既有的点灯单元，室内只需增加监测分机和报警主机即可，平时不需要人工干预，可自动循环监测每架信号机点灯电路及每个灯位的灯丝工作状态，在出现信号机断丝或者整个信号机回路异常时，及时给出报警提示，并且能够和铁路管理系统通讯，使维护部门能够对报警装置进行统一管理。本实用新型提供的这种高铁信号机实时监测报警装置，成本低、部署方便，安装快捷，能够减少大量的人力，减轻维护者的劳动强度，具有良好的市场推广前景。

2、安全效益：该装置安装以后可以自动检测每架信号机的状态，与铁路管理系统通信后可实时记录报警信息，可减少每个周期需要开放信号机实验和上道进行断丝模拟实验的繁琐工作。由于高速铁路运行速度快，设备的维护、维修都是在夜间进行，对人员上道也有高标准、严要求的作业规范制度，接入本装置可做到提前预防信号机需要开放而开放不了的行车安全事故的发生，保证维护者的人身安全和铁路运营安全，能够产生巨大的安全效益。

3、社会效益：信号机的好坏直接影响铁路的运营安全，由于高铁信号机长期处于灭灯状态，只有当列控系统失效时才开放，所以这段时间信号机的状态处于漏检时期，信号机的好坏和电路的完整性得不到实时检查，当需要开放时开放不了，就会造成列车的晚点，导致旅客行车秩序的混乱，影响高速铁路运输的良好声誉。只有做到提前预防、提前处理，才能确保高速铁路的安全正点到达，可产生不可估量的巨大社会效益。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的一种高铁信号机实时监测报警装置的电路原理示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的监测主机的电路示意框图；

图3为本实用新型一实施例提供的监测分机的电路示意框图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

参见图1，本实用新型一实施例提供的一种高铁信号机实时监测报警装置，包括：监测主机1、监测分机2和复式继电器3，其中，

所述监测分机1，与高铁信号机的开灯继电器4的第一组空余后接点和第二组空余后接点电连接，同时通过所述开灯继电器4的第三组空余后接点和第四组空余后接点与所述监测主机1电连接，通过所述复式继电器3的八组前接点与高铁信号机每个灯位的去回线电连接；

所述监测主机1用于为所述监测分机2供电，并向所述监测分机2发送预设幅值范围内的电压检测信号；所述监测分机2用于判断所述开灯继电器4是否为落下状态，并在开灯继电器4为落下状态时，控制所述复式继电器3吸起，以将所述预设幅值范围内的电压检测信号输送到室外点灯单元的输入端上；所述监测分机2还用于检测所述点灯单元所在回路的阻抗值，并将检测结果发送给所述监测主机1，以使所述监测主机1在监测到异常阻抗值时，驱动上、下行报警继电器给出报警提示；

其中，所述上、下行总报警继电器设置在信号机械室内的报警组合架内，与列控中心的声光报警装置电连接；所述点灯单元用于为高铁信号机的灯位供电(铁路上每个信号机有五个灯位，自上往下以此为黄、绿、红、黄、白，点灯单元用于为这些灯位供电)；所述预设幅值范围内的电压检测信号小于所述点灯单元的工作电压。

需要说明的是，所述预设幅值范围内的电压检测信号根据用户需要进行设置。优选地，所述预设幅值范围内的电压检测信号为8V低压检测信号。

具体来说，监测主机就近安装于组合架上用两个螺栓固定。监测主机由交流220V工作电源供电，并输出24V交流电源为监测分机供电。监测主机将接收到的分机信息，进行分析、比较和放大，从而确定是否报警。如果报警，将输出声光报警信号以提示现场工作人员及时处理。监测主机同监测分机的数字通信采用CRC16冗余校验，可有效杜绝由于干扰而造成的通信错误，从而保证信息传输的高可靠性。

报警主机实现的主要功能：报警时，报警信息定位至具体信号机灯位，报警主机除本身发出声光报警信号外，另外还输出开关信号驱动主控台的报警装置进行报警；在实际应用时，可根据需要设置为上行报警、下行报警分别输出或者不区分上下行报警输出；通过CAN总线将报警信息传送至铁路管理系统。监测分机就近安装于组合架上，以检测开灯继电器工作状态，将预设幅值范围内的电压检测信号配合复式继电器的两组前接点通过分线盘传输到室外每架信号机每个点灯单元上进行检测，并将检测信息上传至监测主机。监测分机由监测主机提供直流电源，并通过CAN总线实现与分机利用二进制的编码规则与监测主机进行通信。

本实用新型提供的这种高铁信号机实时监测告警装置的工作原理具体为：当高铁信号机需要开灯时，开灯继电器吸起(继电器落下接通，为后接点；继电器吸起接通，为前接点。本实用新型提供的这种开灯继电器前接点接入信号机控制电路中，所以开灯继电器吸起时，高铁信号机点亮，当开灯继电器落下时，高铁信号机灭灯)，利用开灯继电器的前接点断开与高铁信号机实时监测报警装置的连接，使监测分机断电，检测时机不成立，高铁信号机实时监测报警装置与高铁信号机的点灯电路完全脱离。当高铁信号机灭灯时，加上的预设幅值范围内的电压检测信号通过电缆传输到室外的点灯单元上，也不可能使高铁信号机灯泡点亮，因此将本实用新型提供的这种高铁信号机实时监测报警装置安装在高铁信号机上，在实现对高铁信号机工作状态监测的同时，不会影响高铁信号机的正常工作。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的这种高铁信号机实时监测报警装置，监测主机为监测分机供电，并向监测分机发送预设幅值范围内的电压检测信号；监测分机判断开灯继电器是否为落下状态，并在开灯继电器为落下状态时，控制复式继电器吸起，以将所述预设幅值范围内的电压检测信号输送到室外点灯单元的输入端上；监测分机检测点灯单元所在回路的阻抗值，并将检测结果发送给监测主机，以使监测主机在监测到异常阻抗值时，驱动上、下行报警继电器给出报警提示。相比现有技术，本实用新型提供的技术方案能够实现高铁信号机工作状态的实时监测及发生故障报警。

优选地，每一架高铁信号机配置唯一一台所述监测分机2和唯一一个所述复式继电器3。

需要说明的是，所述监测分机为多个，每个监测分机对应唯一一个复式继电器。

参见图2，进一步地，所述监测主机1包括主机控制单元11及分别与所述主机控制单元11电连接的电源转换单元12、继电器驱动单元13、显示单元14、主机CAN通信单元15和串口通信单元16，其中，

所述电源转换单元12用于将220V交流市电转换为24V直流电，为所述主机控制单元、继电器驱动单元、显示单元及监测分机和复式继电器供电；

所述继电器驱动单元13用于根据主机控制单元的输出信号驱动上行总报警继电器接点或下行总报警继电器接点的断开或闭合；

所述显示单元14用于显示各架高铁信号机名称、当前工作状态、当前采集的工作值及报警信息；

所述主机CAN通信单元15用于接收监测分机发送的检测结果并向一铁路管理系统发送监测主机的工作状态，以使所述铁路管理系统对所述高铁信号机实时监测报警装置进行统一管理；

所述串口通信单元16用于通过USB转九针串口线，将外接计算机设置好的通道类型文件、高铁信号机显示名称文件和报警阈值文件下传到监测主机。

参见图3，进一步地，所述监测分机2包括：分机控制单元21及分别与所述分机控制单元21电连接的信号检测单元22、逻辑切换单元23和分机CAN通信单元24，其中，所述分机CAN通信单元24与所述主机CAN通信单元15电连接；

所述分机控制单元21还与所述开灯继电器4的第一组、第二组、第三组和第四组空余后接点电连接，所述逻辑切换单元23与所述复式继电器3的两组前接点电连接；

所述分机控制单元21用于判断所述开灯继电器4是否为落下状态，并在开灯继电器4为落下状态时，通过所述逻辑切换单元23控制所述复式继电器3吸起，以将所述预设幅值范围内的电压检测信号输送到所述点灯单元的输入端；所述信号检测单元22用于检测所述点灯单元所在回路的阻抗值并发送给所述分机控制单元21。

优选地，所述监测主机1包括前置面板，所述前置面板上设置有：绿色LED工作指示灯、红色LED总报警灯、复位按钮、调试按钮和分机按钮，其中，

所述复位按钮用于清除各类报警信息；所述调试按钮用于进入或退出调试模式；分机按钮用于在调试模式下选择分机号。

需要说明的是，绿色LED工作指示灯规则闪烁时，表示主机程序正在工作，每秒闪烁一次；红色LED总报警灯规则闪烁时，表示出现断丝报警或与监测分机通信出现通信故障；复位按钮：按下此按钮后，清除各类报警信息；调试按钮：按下此按钮后，进入调试模式，再次按此按钮，退出调试模式；分机按钮：在调试模式下，按压此按钮选择分机号。

优选地，所述监测主机1还包括后置面板，所述后置面板上设置有：

串行设置口，用于对监测主机进行各种参数设置，管脚定义；

微机监测接口，用于同铁路管理系统进行通信，管脚定义；

通信接口，用于同监测分机进行通信，管脚定义；

220V电源输入接口，用于为交流220V电源插座，自带熔断电流为1A的保险管；

电源接口，用于为监测分机提供直流24V供电电源，管脚定义；

检测接口，用于为监测分机提供检测交流电源，管脚定义；

总报警输出接口，用于输出2组开关信号，以驱动上行总报警继电器接点或下行总报警继电器接点的断开或闭合。

优选地，所述监测分机2包括前置面板，所述前置面板上设置有：红色LED电源指示灯，绿色LED工作指示灯和绿色通信指示灯。

红色LED电源指示灯表示电源状态，正常上电后常亮；绿色LED工作指示灯，规则闪烁时，表示主机程序正在运行，每秒闪烁一次；处于检测状态时，每200ms闪烁一次；绿色通信指示灯闪烁时，表示与监测主机正在通信。

优选地，所述复式继电器3通过分线盘与高铁信号机的点灯单元电连接；所述点灯单元的去回线连接在所述分线盘端子上，与所述复式继电器3的前接点连接。

优选地，所述监测分机2共有9对外接检测线，其中4对外接检测线分别连接开灯继电器4的第一组、第二组、第三组和第四组空余后接点，另外5对外接检测线分别对应连接复式继电器3的8组前接点的1个触点；所述复式继电器3的另外1个触点分别连接至分线盘每个点灯单元的去回线上。

优选地，所述监测分机2采用截面积0.5平米毫米以上的阻燃绝缘软线作为电源线；所述监测主机1采用2芯屏蔽线作为CAN传输线与所述监测分机2通信；所述监测主机1采用截面积0.5平米毫米以上的双股多芯铜线作为CAN传输线与监测微机通信；所述监测主机1的主机CAN通信单元和监测分机2的分机CAN通信单元分别设置有120Ω的终端匹配电阻。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。另外，在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。