一种便携式直流转辙机控制电路智能测试装置及方法与流程

本发明涉及铁路信号控制技术领域，尤其是涉及一种便携式直流转辙机控制电路智能测试装置及方法。

背景技术：

直流转辙机目前是我国普速铁路电气集中站场重要的信号设备，它的可靠工作是铁路安全运输的重要保障。目前对道岔控制电路故障检测的研究大多数在交流转辙机上，在分析直流转辙机控制电路方面始终是一个智能测试系统的短板。在铁路工作人员日常工作中，尤其在铁路新建线中由于室外条件的限制，如果室内道岔组合配线故障或者施工过程中室外条件还不具备，仅仅依靠人工采用传统的万用表去测试，这种方法不仅费时费力而且又难以保证其正确性，使得道岔控制电路联锁条件无法事先得到验证，从而影响道岔施工周期；再加上在短时间内对即将上道的设备不可能进行频繁地调试，所以造成了无法保证道岔控制电路快速高效的组合到位并联锁关系正确，故障测试的效率和有效性都很低。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术的缺陷而提供一种便携式直流转辙机控制电路智能测试装置及方法，有效解决了现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的一种便携式直流转辙机控制电路智能测试装置，其特点是包括动作电压检测模块，所述的动作电压检测模块分别与微处理器模块、模拟动作模块和模拟表示模块相连，微处理器模块分别与模拟动作模块和模拟表示模块相连，微处理器模块上还设置有人工操作按钮模块和智能显示模块，模拟动作模块与动作电流检测模块相连，模拟表示模块与表示电流检测模块相连，动作电流检测模块和表示电流检测模块接微处理器模块，动作电流检测模块与四六道岔控制电路相连；微处理器模块首先通过动作电压检测模块分析室内道岔控制电路的操作信号，然后有序的控制模拟动作模块和模拟表示模块，最后对动作电流检测模块和表示电流检测模块上采集到动作电流和表示电流进行分析，判断室内道岔控制电路的工作状态，并将工作状态信息上传至智能显示模块。

所述的动作电压检测模块与道岔控制电路输出线X1、X2、X3、X4、X5、X6相连接，检测来自道岔控制电路的输出信号；所述的人工操作按钮模块包括模拟转辙机类型按钮、正常转动与挤岔转动按选择按钮、模拟人工手摇转辙机定位、反位、四开按钮；前两者采用非自复式按钮，MCU将会采集到一个持续的低电平信号，从而采集到按钮被按下的动作；后者采用自复式按钮，当某个按钮被按下时，CPU就会采集到一个跳跃的低电平信号。

所述的模拟动作模块分别与动作电压检测模块X1、X2、X5、X6、X4引脚和微处理器模块输出引脚相连，用于模拟转辙机的定转、反转、挤岔定转及挤岔反转；所述的模拟表示模块分别与道岔控制电路输出线X1、X2、X3、X4、X5、X6引脚和微处理器模块输出引脚相连，用于模拟直流转辙机的定位、反位和四开状态。

所述的动作电流检测模块包括直流电流互感器H3、H4，直流传感器的被串入在动作回路中，用于测量动作电流的大小和方向；其输出端经信号调理电路两级放大后，输出的模拟信号与MCU的模数转换引脚相连，MCU模块对所输入的电流进行A/D转换；动作电流检测模块与微处理器模块模数转换引脚相连，用于对模拟转辙机动作回路电流信号的检测；所述的表示电流检测模块包括交流电流互感器H1、H2和表示二极管D1、D2；与动作电流检测模块同理，微处理器模块对采集的模拟信号进行A/D转换后保存其测量值；表示电流模块与微处理器模块模数转换引脚相连，用于对模拟转辙机表示回路电流信号的检测；表示电流模块是在表示回路X1与X3、X2与X3中分别串入交流电流互感器，每个互感器的输出信号经调理电路后供微处理器进行运算分析。

所述的智能显示模块与微处理器模块的异步串行通信引脚(TXD)相连，用于诊断结果的分析和显示，用于显示转辙机位置、模拟转辙机类型、故障类型、X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4线之间的动作电压和X1与X3和X2与X3线之间的表示电压；形象的表示转辙机当前的工作状态并能够给出转辙机室内组合电路断线、混线的诊断结果。

所述的动作电压检测模块是在动作线路X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4之间均设有直流电压传感器，其输出端与微处理器相连，供微处理器模块进行逻辑分析；动作电流检测模块在动作回路X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4中分别串入直流电流互感器，每个互感器的输出信号经调理电路后供微处理器进行运算分析；动作电压检测模块还包括X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4之间的光耦合开光，光耦合开关的输出端直接与微处理器信号输入引脚相连。

所述的模拟动作模块的动作模拟电路包括模拟转辙机模拟动作开关，模拟转辙机模拟动作开关包括定操开关(DCK1)、二机定操开关(DCK2)、反操开关(FCK1)和二机反操开关(FCK2)；动作模拟电路还包括有转辙机正常和挤岔转动的转换开关ZHK1和ZHK2，转辙机正常转动时的模拟阻抗R2、R4和模拟挤岔转动时的模拟阻抗R3、R5，转换开关通过接通不同的模拟阻抗实现转辙机正常转动和挤岔转动；所述的DCK1在串接在X1与X4回路中，DCK2串接在X5与X4回路中，FCK1在串接在X2与X4回路中，FCK2串接在X6与X4回路中，ZHK1、ZHK2的后接点与挤岔转动模拟阻抗相连，前接点与正常转动模拟阻抗相连，中接点与直流传感器输入一端相连；当检测到室内控制电路为定位转动状态时，MCU控制模拟表示开关DCK1和DCK2接通定位动作电路；当检测到室内控制电路为反位转动状态时，MCU控制模拟动作开关FCK1或者DCK2接通反位动作电路；计时2s后，MCU控制动作开关断开动作电路，然后接通模拟表示模块电路。

所述的模拟表示模块包括定表开关(DBK)、反表开关(FBK)，表示二极管和表示模拟阻抗R1；定位表示回路和反位表示回路通过上述开关接通表示模拟阻抗，所述的DBK串接在X1与X3回路中，FBK串接在X2与X3回路中，DBK和FBK的前接点与表示表示二极管和交流传感器串联，表示模拟阻抗串联在公共线X3中；当检测到室内控制电路为定位状态时，MCU控制DBK接通反位表示电路；当检测到室内控制电路为反位状态时，MCU控制模拟表示开关FBK接通反位表示电路。

所述的人工操作按钮模块还可以设置模拟四线制直流转辙机和六线制直流转辙机。

所述的智能显示模块能够直观给出转辙机位置、模拟转辙机类型、动作电压和表示电压，形象的表示转辙机当前的工作状态，并能够给出室内组合电路配线断线、混线的诊断结果。

所述的一种便携式直流转辙机控制电路智能测试装置，其工作原理是：在模拟转辙机受电待命时，微处理器检测X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4之间光耦合开关输出的开关量信号，若有低电平信号说明动作电压正常，否则给出启动电路故障的诊断。在模拟转辙机转动时测量X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4回路中的动作电流是否正常。正确说明转辙机动作电路正常；若不正确给出混线或断线错误的诊断结果。

转辙机停止转动后，测量X1与X3、X2与X3回路中的表示电流判断表示是否正确，若正确，则说明表示电路正常。否则给出相应表示回路断线或表示变压器接反的诊断结果。

由于交流电流互感器穿入在交流电路中，交流电信号的有效值为交流电信号瞬时值的均方根值，即

动作电压等于动作电流乘转动模拟阻抗，表示电压等于表示电流乘表示模拟阻抗。

具体实施时，在室内道岔组合控制电路分线盘处与本装置相连接。按下室内道岔组合电路操作按钮，本装置开始动作，待模拟转动2s后，接通表示回路。

为方便对直流转辙机控制电路进行直观的校验，本装置提供了智能显示模块，显示X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4线间动作电压，X1与X3、X2与X3之间的表示电压及正传、反转、四开和转辙机类型等信息，同时也显示室内道岔控制电路的故障信息。

所述的一种便携式直流转辙机控制电路智能测试装置的测试方法，其特征是包括如下步骤：

(1)、判断转辙机类型及转动模式：系统上电前，人工选择转辙机“四线或六线”类型和“正常转动或挤岔转动”的转动模式；系统上电后，MCU对转辙机工作类型转动模式进行判断；MCU动作转换开关ZHJ和ZHK1，正常转动接通电阻R2、R4；挤岔转动则接通电阻R3、R5；

(2)、测量X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4之间的道岔启动电压信号，若采集到X1与X4、X5与X4线间开光量信号为低电平，则说明室内执行定转操作，若采集到X2与X4、X6与X4线间开光量信号为低电平，则说明室内执行反转操作，若同时检测到定反转操作信号，则判断动作线路出现了混线故障；

(3)、检测到室内执行定转操作后，MCU控制模拟表示开关DCK1和DCK2接通定位动作电路；计时2s后，MCU控制动作开关断开动作电路，转入模拟表示模块电路；

(4)、检测到室内执行反转操作后，MCU控制模拟表示开关FCK1、FDCK2接通反位动作电路；计时2s后，MCU控制动作开关断开动作电路，转入模拟表示模块电路；

(5)、模拟转辙机定转完成后，MCU动作DBK开关，接通定位表示电路，测量X1与X3的之间的表示电流，若电流为0，则给出相应表示回路断线或表示变压器接反的诊断结果；

(6)、模拟转辙机反转完成后，MCU动作FBK开关，接通反位表示电路，测量X2与X3的之间的表示电流，若电流为0，则给出相应表示回路断线或表示变压器接反的诊断结果；

(7)、直流穿心传感器能够测量动作电流的方向、大小；若动作电流为0V，但采集到的动作电压正常，则说明有混线故障，在启动时，若在启动电流电流长时间为0V，则说明1QDJ工作异常；

(8)、交流穿心传感器能够测量表示电流的方向和大小，若表示电流方向相反，则说明室内道岔组合电路DBK和FBK接反；若表示电流为0，说明表示电路出现断线故障。

本发明的有益效果是：所述的一种便携式直流转辙机控制电路智能测试装置及方法，其能够协助铁路电务或施工人员验证室内直流转辙机道岔控制电路和表示电流基本配线的正确性，在新建线路室外条件不容许的情况下，事先验证基本联锁条件，减轻了施工人员的工作量。其具有友好的人机交互界面、方便携带且集成化程度高，可以模拟直流转辙机基本性能和故障类型，可以快速有效的测试道岔控制电路，验证道岔控制电路的正确性，为道岔信号系统的联调联试奠定了基础，提高了测试效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的功能模块示意图；

图3是本发明的直流转辙机等效电路图；

图4是本发明的信号调理电路图；

图5是本发明的按钮采集电路图；

图6是本发明的智能显示模块界面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至6所示，所述的一种便携式直流转辙机控制电路智能测试装置，其特点是包括动作电压检测模块，所述的动作电压检测模块分别与微处理器模块、模拟动作模块和模拟表示模块相连，微处理器模块分别与模拟动作模块和模拟表示模块相连，微处理器模块上还设置有人工操作按钮模块和智能显示模块，模拟动作模块与动作电流检测模块相连，模拟表示模块与表示电流检测模块相连，动作电流检测模块和表示电流检测模块接微处理器模块，动作电流检测模块与四六道岔控制电路相连；微处理器模块首先通过动作电压检测模块分析室内道岔控制电路的操作信号，然后有序的控制模拟动作模块和模拟表示模块，最后对动作电流检测模块和表示电流检测模块上采集到动作电流和表示电流进行分析，判断室内道岔控制电路的工作状态，并将工作状态信息上传至智能显示模块。

所述的动作电压检测模块与道岔控制电路输出线X1、X2、X3、X4、X5、X6相连接，检测来自道岔控制电路的输出信号；所述的人工操作按钮模块包括模拟转辙机类型按钮、正常转动与挤岔转动按选择按钮、模拟人工手摇转辙机定位、反位、四开按钮；前两者采用非自复式按钮，MCU将会采集到一个持续的低电平信号，从而采集到按钮被按下的动作；后者采用自复式按钮，当某个按钮被按下时，CPU就会采集到一个跳跃的低电平信号。

所述的模拟动作模块分别与动作电压检测模块X1、X2、X5、X6、X4引脚和微处理器模块输出引脚相连，用于模拟转辙机的定转、反转、挤岔定转及挤岔反转；所述的模拟表示模块分别与道岔控制电路输出线X1、X2、X3、X4、X5、X6引脚和微处理器模块输出引脚相连，用于模拟直流转辙机的定位、反位和四开状态。

所述的动作电流检测模块包括直流电流互感器H3、H4，直流传感器的被串入在动作回路中，用于测量动作电流的大小和方向；其输出端经信号调理电路两级放大后，输出的模拟信号与MCU的模数转换引脚相连，MCU模块对所输入的电流进行A/D转换；动作电流检测模块与微处理器模块模数转换引脚相连，用于对模拟转辙机动作回路电流信号的检测；所述的表示电流检测模块包括交流电流互感器H1、H2和表示二极管D1、D2；与动作电流检测模块同理，微处理器模块对采集的模拟信号进行A/D转换后保存其测量值；表示电流模块与微处理器模块模数转换引脚相连，用于对模拟转辙机表示回路电流信号的检测；表示电流模块是在表示回路X1与X3、X2与X3中分别串入交流电流互感器，每个互感器的输出信号经调理电路后供微处理器进行运算分析。

所述的智能显示模块与微处理器模块的异步串行通信引脚(TXD)相连，用于诊断结果的分析和显示，用于显示转辙机位置、模拟转辙机类型、故障类型、X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4线之间的动作电压和X1与X3和X2与X3线之间的表示电压；形象的表示转辙机当前的工作状态并能够给出转辙机室内组合电路断线、混线的诊断结果。

所述的动作电压检测模块是在动作线路X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4之间均设有直流电压传感器，其输出端与微处理器相连，供微处理器模块进行逻辑分析；动作电流检测模块在动作回路X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4中分别串入直流电流互感器，每个互感器的输出信号经调理电路后供微处理器进行运算分析；动作电压检测模块还包括X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4之间的光耦合开光，光耦合开关的输出端直接与微处理器信号输入引脚相连。

所述的模拟动作模块的动作模拟电路包括模拟转辙机模拟动作开关，模拟转辙机模拟动作开关包括定操开关(DCK1)、二机定操开关(DCK2)、反操开关(FCK1)和二机反操开关(FCK2)；动作模拟电路还包括有转辙机正常和挤岔转动的转换开关ZHK1和ZHK2，转辙机正常转动时的模拟阻抗R2、R4和模拟挤岔转动时的模拟阻抗R3、R5，转换开关通过接通不同的模拟阻抗实现转辙机正常转动和挤岔转动；所述的DCK1在串接在X1与X4回路中，DCK2串接在X5与X4回路中，FCK1在串接在X2与X4回路中，FCK2串接在X6与X4回路中，ZHK1、ZHK2的后接点与挤岔转动模拟阻抗相连，前接点与正常转动模拟阻抗相连，中接点与直流传感器输入一端相连；当检测到室内控制电路为定位转动状态时，MCU控制模拟表示开关DCK1和DCK2接通定位动作电路；当检测到室内控制电路为反位转动状态时，MCU控制模拟动作开关FCK1或者DCK2接通反位动作电路；计时2s后，MCU控制动作开关断开动作电路，然后接通模拟表示模块电路。

所述的模拟表示模块包括定表开关(DBK)、反表开关(FBK)，表示二极管和表示模拟阻抗R1；定位表示回路和反位表示回路通过上述开关接通表示模拟阻抗，所述的DBK串接在X1与X3回路中，FBK串接在X2与X3回路中，DBK和FBK的前接点与表示表示二极管和交流传感器串联，表示模拟阻抗串联在公共线X3中；当检测到室内控制电路为定位状态时，MCU控制DBK接通反位表示电路；当检测到室内控制电路为反位状态时，MCU控制模拟表示开关FBK接通反位表示电路。

所述的人工操作按钮模块还可以设置模拟四线制直流转辙机和六线制直流转辙机。

所述的智能显示模块能够直观给出转辙机位置、模拟转辙机类型、动作电压和表示电压，形象的表示转辙机当前的工作状态，并能够给出室内组合电路配线断线、混线的诊断结果。

所述的一种便携式直流转辙机控制电路智能测试装置，其工作原理是：在模拟转辙机受电待命时，微处理器检测X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4之间光耦合开关输出的开关量信号，若有低电平信号说明动作电压正常，否则给出启动电路故障的诊断。在模拟转辙机转动时测量X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4回路中的动作电流是否正常。正确说明转辙机动作电路正常；若不正确给出混线或断线错误的诊断结果。

转辙机停止转动后，测量X1与X3、X2与X3回路中的表示电流判断表示是否正确，若正确，则说明表示电路正常。否则给出相应表示回路断线或表示变压器接反的诊断结果。

由于交流电流互感器穿入在交流电路中，交流电信号的有效值为交流电信号瞬时值的均方根值，即

动作电压等于动作电流乘转动模拟阻抗，表示电压等于表示电流乘表示模拟阻抗。

具体实施时，在室内道岔组合控制电路分线盘处与本装置相连接。按下室内道岔组合电路操作按钮，本装置开始动作，待模拟转动2s后，接通表示回路。

为方便对直流转辙机控制电路进行直观的校验，本装置提供了智能显示模块，显示X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4线间动作电压，X1与X3、X2与X3之间的表示电压及正传、反转、四开和转辙机类型等信息，同时也显示室内道岔控制电路的故障信息。

所述的一种便携式直流转辙机控制电路智能测试装置的测试方法，其特征是包括如下步骤：

(1)、判断转辙机类型及转动模式：系统上电前，人工选择转辙机“四线或六线”类型和“正常转动或挤岔转动”的转动模式；系统上电后，MCU对转辙机工作类型转动模式进行判断；MCU动作转换开关ZHJ和ZHK1，正常转动接通电阻R2、R4；挤岔转动则接通电阻R3、R5；

(2)、测量X1与X4、X2与X4、X5与X4、X6与X4之间的道岔启动电压信号，若采集到X1与X4、X5与X4线间开光量信号为低电平，则说明室内执行定转操作，若采集到X2与X4、X6与X4线间开光量信号为低电平，则说明室内执行反转操作，若同时检测到定反转操作信号，则判断动作线路出现了混线故障；

(3)、检测到室内执行定转操作后，MCU控制模拟表示开关DCK1和DCK2接通定位动作电路；计时2s后，MCU控制动作开关断开动作电路，转入模拟表示模块电路；

(4)、检测到室内执行反转操作后，MCU控制模拟表示开关FCK1、FDCK2接通反位动作电路；计时2s后，MCU控制动作开关断开动作电路，转入模拟表示模块电路；

(5)、模拟转辙机定转完成后，MCU动作DBK开关，接通定位表示电路，测量X1与X3的之间的表示电流，若电流为0，则给出相应表示回路断线或表示变压器接反的诊断结果；

(6)、模拟转辙机反转完成后，MCU动作FBK开关，接通反位表示电路，测量X2与X3的之间的表示电流，若电流为0，则给出相应表示回路断线或表示变压器接反的诊断结果；

(7)、直流穿心传感器能够测量动作电流的方向、大小；若动作电流为0V，但采集到的动作电压正常，则说明有混线故障，在启动时，若在启动电流电流长时间为0V，则说明1QDJ工作异常；

(8)、交流穿心传感器能够测量表示电流的方向和大小，若表示电流方向相反，则说明室内道岔组合电路DBK和FBK接反；若表示电流为0，说明表示电路出现断线故障。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。