铁路异物侵限监测系统的异物监测控制单元的制作方法

本发明属于铁路防灾监测系统，具体涉及一种铁路异物侵限监测系统控制单元。

背景技术：

防灾专业作为一个适用于铁路站后工程的新专业，目前已在高铁建设中普遍应用，异物侵限系统作为铁路防灾专业主要组成部分，直接参与行车控制，安全要求高，由于行业标准的陆续出台，现有异物监测系统已无法满足标准要求，而且目前结构复杂，零配件多，小电路多，电路逻辑不清晰，故障率高，安全性不高等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铁路异物侵限监测系统的异物监测控制单元，采用多个继电器触点的组合对异物侵限表示继电器进行供电控制，确保了系统的安全。

本发明的技术内容如下：

一种铁路异物侵限监测系统的异物监测控制单元，包括由直流电源正极通过第一支路和第二支路分别供电的异物侵限表示继电器，异物侵限表示继电器的负极供电端与直流电源负极相连通；

所述的第一支路包括a网表示继电器的1#触点开关、b网表示继电器的1#触点开关和异物侵限表示继电器的触点开关；直流电源正极经过a网表示继电器的1#触点开关和b网表示继电器的1#触点开关并联的电路后，在与异物侵限表示继电器的触点开关串联后，联接在异物侵限表示继电器的正极供电端；

所述的第二支路包括a网表示继电器的2#触点开关、b网表示继电器的2#触点开关和调度恢复继电器的触点开关；直流电源正极经过a网表示继电器的2#触点开关、b网表示继电器的2#触点开关和调度恢复继电器的触点开关组成的串联电路后，联接在异物侵限表示继电器的正极供电端。

上述铁路异物侵限监测系统的异物监测控制单元中，a网表示继电器工作在a电网供电控制电路中，a电网供电控制电路包括隔离变压器、偏极继电器、整流堆、电容器、电阻和电网状态反馈模块，偏极继电器与电容器并联后与电阻串接，串接电路的两端分别接在隔离变压器的两个输出端，电网状态反馈模块与整流堆串联后，其两端分别并联在偏极继电器的两个端点；a网表示继电器即为a电网供电控制电路中的偏极继电器。

上述铁路异物侵限监测系统的异物监测控制单元中，b网表示继电器工作在a电网供电控制电路中，b电网供电控制电路包括隔离变压器、偏极继电器、整流堆、电容器、电阻和电网状态反馈模块，偏极继电器与电容器并联后与电阻串接，串接电路的两端分别接在隔离变压器的两个输出端，电网状态反馈模块与整流堆串联后，其两端分别并联在偏极继电器的两个端点；b网表示继电器即为b电网供电控制电路中的偏极继电器。

上述铁路异物侵限监测系统的异物监测控制单元中，电网状态反馈模块为设置在铁路沿线跨铁路桥梁上的网状传输导线或常闭开关

上述铁路异物侵限监测系统的异物监测控制单元中，调度恢复继电器包括在继电器组合单元内，调度中心下发调度恢复指令后，由室内柜机的plc控制单元为调度恢复继电器驱动线圈励磁加电。

上述铁路异物侵限监测系统的异物监测控制单元中，调度恢复继电器采用缓放型继电器，调度恢复继电器励磁加电时其触点开关为导通状态，延长一段时间后自动断开。

上述铁路异物侵限监测系统的异物监测控制单元中，在a网表示偏极继电器励磁加电时，a网表示继电器的1#触点开关和a网表示继电器的2#触点开关为导通状态。

上述铁路异物侵限监测系统的异物监测控制单元中，在b网表示偏极继电器励磁加电时，b网表示继电器的1#触点开关和b网表示继电器的2#触点开关为导通状态。

上述铁路异物侵限监测系统的异物监测控制单元中，在异物侵限表示继电器励磁加电时，异物侵限表示继电器的触点开关为导通状态。

上述铁路异物侵限监测系统的异物监测控制单元中，缓放型继电器为jwjxc-h340型。

本发明具有的有益技术效果如下：

1、本发明的异物侵限表示继电器采用了a网表示继电器、b网表示继电器、调度恢复继电器以及异物侵限表示继电器自身的多个触点开关形成了控制电路，上述器件互为冗余且只有同时满足多个条件时才能触发异物侵限表示继电器励磁加电及状态改变，确保了对铁路系统异物侵限控制的可靠性。

2、本发明的双网供电控制单元中，在交流变压器电路中接入单相导通的整流堆，并与偏极继电器相配合，巧妙实现了在a电网和b电网状态完好情况下，a网表示继电器、b网表示继电器才处于加电状态，防止了电路短路及电源中混入其他电源时的误动，提高了a网表示继电器、b网表示继电器工作电路的可靠性，进而确保了异物侵限控制电路的可靠性及安全性。

3、本发明的双网供电控制单元中，将室外的电网状态反馈模块接入偏极继电器电路中，一旦室外的电网状态反馈模块出现中断或故障，偏极继电器就发生状态翻转，给出电网故障的提示，方便可靠地实现了对室外电网状态的监视。

附图说明

图1为本发明铁路异物侵限控制单元系统组成示意图；

图2为本发明双网供电控制单元的组成原理图；

图3为本发明双网供电控制单元在前半波电压中的电流流向示意图；

图4为本发明双网供电控制单元在后半波电压中的电流流向示意图；

图5为本发明异物监测控制单元的组成原理图。

附图标记为：1—plc控制单元；2—室内机柜；3—继电器组合单元；4—轨旁控制器；5—电网；6—室外设备；7—信号机械室；8—列控接口；10—室外电路；11—隔离变压器；12—电阻；13—偏极继电器；14—电容器；15—整流堆；16—电网状态反馈模块；17—正极端子；18—负极端子；19—前半波电流流向；20—后半波电流流向；31—a网表示继电器的1#触点开关；32—b网表示继电器的1#触点开关；33—异物侵限表示继电器的触点开关；34—异物侵限表示继电器；35—a网表示继电器的2#触点开关；36—b网表示继电器的2#触点开关；37—调度恢复继电器的触点开关。

具体实施方式

如图1所示，本发明的铁路异物侵限监测系统的控制单元，包括安装在室内机柜2的plc控制单元1和继电器组合单元3，所述的继电器组合单元3包括若干只继电器及相关电器元件，继电器组合单元3与信号机械室7的列控接口8以及室外设备6的轨旁控制器5电联接。异物侵限监测控制单元的plc控制单元1可根据调度指令为继电器组合单元3内的继电器励磁加电，产生所需要的信号，同时plc控制单元1通过采集继电器组合单元3给出的信号，对现场电网状态进行实时的监测。

铁路异物侵限监测系统的控制单元可在plc控制单元1的控制下，通过继电器组合单元3内的继电器及其触点开关和外围器件的组合，产生多路控制电路，主要包括双网供电控制单元和异物监测控制单元。

如图2-4所示，本发明的双网供电控制单元包括互为冗余的a电网供电控制电路和b电网供电控制电路；

a电网供电控制电路和b电网供电控制电路分别包括隔离变压器11、偏极继电器13、整流堆15、电容器14、电阻12和电网状态反馈模块16，偏极继电器13与电容器14并联后与电阻12串接，串接电路的两端分别接在隔离变压器11的两个输出端，电网状态反馈模块16与整流堆15串联后，其两端分别并联在偏极继电器13的两个端点。其中电网状态反馈模块16与整流堆15为室外电路10部分，其余的为室内电路。其中电阻12和电容器14的参数分别是750欧姆、4微法。

a电网供电控制电路和b电网供电控制电路的结构完全相同，只是a电网供电控制电路的隔离变压器11的输入端由a电网220v供电，所述的b电网供电控制电路的隔离变压器11的输入端由b电网220v供电，两套电网互为冗余，确保至少一套电网工作正常，并使得其对应的偏极继电器13正常工作。另外a电网供电控制电路中的偏极继电器13又称为a网表示继电器，b电网供电控制电路中的偏极继电器13又称为b网表示继电器，均采用jpxc-1000型安全性偏极继电器，只有当两端的输入电压满足极性要求时才励磁加电，并引起触点状态的变化。

图2中隔离变压器11的型号bd1-7，电压输入输出比为2:1，即220v输入，110v输出。电网状态反馈模块16可以设置在所监测电网外围的一段网状传输导线或一只常闭开关，其目的是对电网是否正常状态进行反馈，在实际高铁运行中，电网状态反馈模块16设置在高铁沿线的桥梁两侧上，一旦桥梁上有坠物(如车辆坠桥)坠下时，会将电网状态反馈模块16损坏，造成图2中电路断路，从而使得偏极继电器13也就是a网表示继电器或b网表示继电器由励磁加电状态翻转，给出a网和/或b网供电电路故障的提示。

双网供电控制单元的工作原理如图3和图4所示，a/b网供电控制电路的核心部件是两个安全性偏极继电器13，型号为jpxc-1000型，具有极性选择性能。当a/b网供电控制电路通路时，接通了隔离变压器11的二次侧电路，外部电路由a/b网表示继电器的工作线圈与整流堆15并联电路构成，通过调整整流堆的方向，滤去交流电流去一个半波，使a/b网表示继电器获得单一方向的工作电压。如图3所示，在交流电的一个半波内，19为其前半波的电流流向，此半波电流由a/b网表示继电器正极端子17流入，负极端子18流出，因而使a/b网表示继电器励磁吸起，并为电容c1充电，而整流堆15因二极管的反向电流的截止功能，在电流的这个半波周期内为断路状态。

如图4所示，在交流电的另一个半波内，20为其后半波的电流流向，由于整流堆15的二极管导通，电流从整流堆z流通，a/b网表示继电器由于为两个偏极继电器，故在这个半波周期内无法励磁，但由于电容c1的放电，给a/b网表示继电器的励磁线圈提供了电流，从而仍保持在吸合状态。这样就确保了在整个交流电供电周期内，只要a/b电网供电正常，a/b网表示继电器均为正常的吸合状态。只有双网同时断了，才给出报警，当任意一个单网断时不发生报警。

此电路具有以下作用：

(一)短路保护：

一旦电路中某个环节发生短路，则整流堆15失去作用，此时表示继电器线圈中，只有交流电流流通，而a/b网表示继电器为直流继电器，所以交流电不能励磁吸起。

(二)防止电源混路

由于a/b网分别有专用的隔离变压器，即采用了电源隔离保护法，所以a网与b网均为独立电源供电，因此当电路中混入其他电源时，不致构成闭合回路，因而表示继电器不会误动。

如图5所示，本发明的异物监测控制单元的核心部分是一只由直流电源供电的异物侵限表示继电器34，该继电器由直流电源正极通过第一支路和第二支路分别供电，异物侵限表示继电器34的负极供电端与直流电源负极相连通；

第一支路包括a网表示继电器的1#触点开关31、b网表示继电器的1#触点开关32和异物侵限表示继电器的触点开关33；直流电源正极经过a网表示继电器的1#触点开关31和b网表示继电器的1#触点开关32并联的电路后，在与异物侵限表示继电器的触点开关33串联后，联接在异物侵限表示继电器34的正极供电端；

第二支路包括a网表示继电器的2#触点开关35、b网表示继电器的2#触点开关36和调度恢复继电器的触点开关37；直流电源正极经过a网表示继电器的2#触点开关35、b网表示继电器的2#触点开关36和调度恢复继电器的触点开关37组成的串联电路后，联接在异物侵限表示继电器34的正极供电端。

其中调度恢复继电器包括在继电器组合单元3内，调度中心下发调度恢复指令后，由室内柜机的plc控制单元1为调度恢复继电器驱动线圈励磁加电。调度恢复继电器采用jwjxc-h340型缓放型继电器，调度恢复继电器励磁加电时其触点开关为导通状态，延长一段时间后自动断开，通常延迟时间为5s，其中直流供电电源为dc24v。

图5中箭头表示正常工作状态下各个继电器工作状态，“↑”表示正常状态下a网表示继电器、b网表示继电器、异物侵限表示继电器为吸起状态，图中相应继电器的接点为接通状态；“↓”表示正常工作状态下调度恢复继电器为落下状态，图中相应接点为断开状态。也就是说在a网表示偏极继电器1励磁加电时，a网表示继电器的1#触点开关31和a网表示继电器的2#触点开关35为导通状态；在b网表示偏极继电器13励磁加电时，b网表示继电器的1#触点开关32和b网表示继电器的2#触点开关36为导通状态。异物侵限表示继电器的触点开关33平时为开路状态，只有在异物侵限表示继电器34励磁加电时，异物侵限表示继电器的触点开关33变为导通状态。

其工作原理是，当异物侵限表示继电器34吸起后，通过自身吸起的异物侵限表示继电器的触点开关33与a网表示继电器的1#触点开关31或b网表示继电器的1#触点开关2构成闭合回路。当a网表示继电器故障落下时，通过b网表示继电器吸起接点接通24v控制电源正；当b网表示继电器故障落下时，通过a网表示继电器吸起接点接通24v控制电源正极，只有互为冗余的a网表示继电器、b网表示继电器同时落下时，切断24v控制电源正极电源才能使异物侵限表示继电器34失电落下。当分别表示室外现场冗余网络正常接通的a网表示继电器、b网表示继电器励磁吸起时候，表示室外电路已在正常状态，此时调度中心可发送命令使异物侵限电路恢复正常，此时plc将调度恢复继电器驱动励磁，此时接通异物侵限表示继电器34的线圈电路。调度恢复继电器采用缓放型继电器，当异物侵限表示继电器励磁电路接通时，通过调度恢复继电器缓放，延长异物侵限表示继电器励磁电路延长接通时间，保证异物侵限表示继电器可靠吸起。

实际应用时，在高铁沿线的跨铁路桥梁上并行设置两套独立电网状态反馈模块，正常状态下室内控制电路通过电缆与室外电网状态反馈模块连通，a/b双电网表示继电器吸起，组成实时异物监测网络。

(一)报警原理

当桥上有坠物(如车辆坠桥)坠下时，会将电网状态反馈模块16损坏，造成室内与室外的联系电路中断，致使a/b双电网表示继电器落下，然后室内通过逻辑电路的控制给出报警信息。

(二)恢复流程

假如现场出现异物侵入或是电网故障，当现场抢修完毕，室内a/b双电网表示继电器吸起，调度中心需确认异物侵限系统的可以接入行车控制系统，然后通过调度中心给异物侵限系统的plc发送调度恢复命令，调度恢复继电器吸起，使异物侵限逻辑控制电路恢复正常状态，最终确保了双网供电的冗余及异物侵限控制的可靠性及安全性。