一种机车高压安全防护锁的制作方法

本实用新型涉及机车防护锁技术领域，具体涉及机车高压安全防护锁。

背景技术：

目前机车(火车头)日常工作中，很多工作需要通过机车的天窗登到车顶进行作业。在登顶作业中，接触网触电危险是对登顶人员最大的安全威胁，故各站段都对该工作安排专人防护，但大都处于人控阶段。登顶作业必须打开机车天窗才能够登顶，现有的天窗上安装开关锁，工作人员需要通过钥匙打开开关锁后进行登顶作业，传统作业模式下，人员登顶分两种情况：1、将机车摆放到没有接触网的股道，避免触电事故；2、将机车停放到可以区域断电的接触网下，人工操作接触网断电，并派专人值守。现有的天窗开关锁具有以下不足：1、不能避免私自打开天窗登顶触电事故的发生，尤其是对铁路知识缺乏的新员工或其他厂家人员。2、人控存在疏忽的可能性，断电如未完成，登顶则有生命安全。3、天窗钥匙所有车型大多通用，缺乏有效控制。

同时，机车的高压柜中也经常需要进行维护，在对高压柜进行维护时，也需要保证高压柜内断电，而现有的高压柜的锁为人工锁，因此也存在与机车登顶作业相同的问题。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种机车高压安全防护锁，用于解决现有的天窗/高压柜上开关锁可以随意打开或存在人员疏忽使得机车的接触网还存在电压时，工作人员对其进行作业而造成安全隐患的问题。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种机车高压安全防护锁，包括电压互感器、信号调制单元、信号放大单元、处理单元、电控锁以及电源单元；所述电压互感器的一次绕组与机车的受电弓连接，所述电压互感器的二次绕组与所述信号调制单元的输入端连接，所述信号调制单元的输出端与所述信号放大单元的输入端连接，所述信号放大单元的输出端与所述处理单元连接，所述处理单元与所述电控锁连接，所述电控锁安装在机车的天窗上。

进一步地，所述信号调制单元包括电阻r1、二极管d1和二极管d2，电阻r1串联在二次绕组上，所述二极管d1和二极管d2反向并联在电压互感器的二次绕组上。

进一步地，所述信号放大单元为差模放大电路。

进一步地，还包括预设门槛电压回路，所述预设门槛电压回路与所述信号放大单元连接。

进一步地，所述处理单元为单片机，所述信号放大单元的输出端与所述单片机的一个输入引脚连接，所述单片机的一个输出引脚与所述电控锁连接。

进一步地，所述电控锁包括电控锁控制单元和磁力锁，所述电控锁控制单元的输入端与所述处理单元的输出端连接，所述电控锁控制单元的输出端与磁控锁连接。

进一步地，所述电控锁控制单元包括二极管d6、mos管mft1、稳压管z1、电阻r10、电阻r2、电阻r11、三极管q1、光耦u1、电阻r12以及电阻r13；

所述电阻r12的一端与单片机的输出引脚连接，另一端与所述光耦u1的输入端的负极连接，电阻r13一端与光耦u1的输入端的负极连接，另一端与光耦u1的输入端的正极连接，光耦u1的输入端的正极连接有电源，光耦u1的输出端的发射极与电源地vi-连接，集电极与三极管q1的基极连接，三极管q1的基极通过电阻r11与电源vi+连接，三极管q1的发射极与电源地vi-连接，三极管q1的集电极通过电阻r2与电源vi+连接，三极管q1的发射极还连接电阻r10，电阻r10的另一端接mos管mft1的栅极连接，mos管mft1的漏极通过二极管d6与电源vi+连接，mos管mft1的源极与电源地vi-连接，mos管mft1的源极与栅极之间并联所述稳压管z1，所述磁控锁的两个电极端分别与电源vi+和mos管mft1的漏极连接。

进一步地，所述电控锁具有一个或多个。

与现有技术比较，本实用新型所述的机车高压安全防护锁具有以下有益效果：本实用新型公开的安全锁通过电压互感器与机车的受电弓连接，用于检测受电弓是否具有电压，从而可以实现当机车的接触网中存在电压时，自动将天窗和/或高压柜锁紧，无法被打开，当检测到接触网不存在电压时，天窗和/或高压柜的安全锁才可以打开，进而工作人员才可以通过天窗进行登顶作业或对高压柜进行维护，保证了工作人员的安全。

附图说明

图1为本实用新型公开的机车高压安全防护锁的电路原理图；

图2为本实用新型公开的机车高压安全防护锁的信号调制单元和信号放大单元部分的电路图；

图3为处理单元部分的电路图；

图4为电控锁控制单元部分的电路图；

图5为用于将蓄电池电压转换成电控锁电源的电路图；

图6为用于将蓄电池电压转换成处理单元供电的电路图。

图中：1、电压互感器，2、信号调制单元，3、信号放大单元，4、处理单元，5、电控锁控制单元，6、磁力锁，7、受电弓，8、电网，9、预设门槛电压回路。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型公开的机车高压安全防护锁，包括电压互感器1、信号调制单元2、信号放大单元3、处理单元4、电控锁以及电源单元；所述电压互感器1的一次绕组与机车的受电弓7连接，受电弓7可与电网8接触和分离，所述电压互感器1的二次绕组与所述信号调制单元2的输入端连接，所述信号调制2单元的输出端与所述信号放大单元3的输入端连接，所述信号放大单元3的输出端与所述处理单元4连接，所述处理单元4与所述电控锁连接，所述电控锁安装在机车的天窗和/或高压柜上。

本实用新型公开的机车高压安全防护锁的工作原理如下：在机车的受电弓与电网接触或受电弓与电网脱离但是受电弓中还存在感应电压时，电压互感器可以感应到受电弓中存在电压，并通过二次绕组将感应电压输入至信号调制单元中，信号调制单元对二次绕组中的感应电压进行调制处理使其与信号放大单元的输入端电压值相适应，二次绕组感应的电压经调制和放大后输入至处理单元，处理单元检测到受电弓中存在电压后，控制电控锁闭合，电控锁安装在机车的天窗上，电控锁闭合可以防止机车的天窗被打开。当电压互感器检测到受电弓中电压为零时，并通过信号调制单元和信号放大单元将信号输入至处理单元，处理单元控制电控锁断开，以便于工作人员打开天窗进而进行机车的登顶作业。

如图2所示，在本实施例中，所述信号调制单元包括电阻r1、二极管d1和二极管d2，电阻r1串联在二次绕组上用于进行限流，所述二极管d1和二极管d2反向并联在电压互感器的二次绕组上，二极管d1和二极管d2将输入至信号放大单元的电压限制在0.7v内，以避免感应电压过大对信号电路过大造成的损坏。

进一步地，所述信号放大单元为差模放大电路，本实施例中，差模放大电路由集成放大器ic2构成，集成放大器ic2的具体型号可以根据需要进行选取，采用差模放大可以有效的随感应的电压进行放大并输入至处理单元。

进一步地，如图1和图2所示，还包括预设门槛电压回路9，所述预设门槛电压回路与所述信号放大单元连接，在本实施例中，所述预设门槛电压回路为设置在差模放大电路的增益设定端的电阻r3和电位器w1，在本实施例中，电阻r3和电位器w1连接在ic2的第一和第八引脚之间，由于机车可能运行在不同温度、湿度等环境，以及器件的老化等原因，会造成信号放大单元的阈值的漂移，在本实施例中，设定预设门槛电压回路可以方便的对信号放大单元进行调节，保证工作的安全、稳定性。

进一步地，如图3所示，所述处理单元4采用单片机，所述信号放大单元3的输出端与所述单片机的一个输入引脚连接，所述单片机的一个输出引脚与所述电控锁连接，单片机可以检测信号放大单元输入的信号，并根据输入的信号控制电控锁的开关，在本实施例中，信号放大单元的输出端与单片机的第六引脚连接，并通过第四引脚与电控锁连接。

进一步地，所述电控锁包括电控锁控制单元5和磁力锁6，所述电控锁控制单元的输入端与所述处理单元的输出端连接，所述电控锁控制单元的输出端与磁控锁连接。如图4所示，所述电控锁控制单元包括二极管d6、mos管mft1、稳压管z1、电阻r10、电阻r2、电阻r11、三极管q1、光耦u1、电阻r12以及电阻r13；所述电阻r12的一端与单片机的输出引脚连接，另一端与所述光耦u1的输入端的负极连接，电阻r13一端与光耦u1的输入端的负极连接，另一端与光耦u1的输入端的正极连接，光耦u1的输入端的正极连接有电源，光耦u1的输出端的发射极与电源地vi-连接，集电极与三极管q1的基极连接，三极管q1的基极通过电阻r11与电源vi+连接，三极管q1的发射极与电源地vi-连接，三极管q1的集电极通过电阻r2与电源vi+连接，三极管q1的发射极还连接电阻r10，电阻r10的另一端接mos管mft1的栅极连接，mos管mft1的漏极通过二极管d6与电源vi+连接，mos管mft1的源极与电源地vi-连接，mos管mft1的源极与栅极之间并联所述稳压管z1，所述磁控锁的两个电极端(lock+和lock-)分别与电源vi+和mos管mft1的漏极连接，单片机可通过电控锁控制单元控制磁力锁的开关。

进一步的，如图5和图6所示，还包括电源单元，在本实施例中，电源单元包括电源芯片m10、电源芯片m6和蓄电池，电源芯片m10将蓄电池的电压转换成磁力锁所需要的电压(一般为24v)，电源芯片m6将蓄电池的电压转换成其他电路需要的电压(一般为5v)，电源芯片m10和电源芯片m6可以根据需要进行相应型号的选取。

进一步地，所述电控锁具有一个或多个，当电控锁为一个时，可用于安装在天窗或高压柜上，以便于检测到机车的接触网没有电压时，进行登顶作业或对高压柜进行作业，当电控锁具有多个时，可以同时安装在天窗和高压柜(或者多个天窗/高压柜)，以便于对工作人员进行安全保护。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。