一种三相道岔转辙机的断相检测模块及其使用方法与流程

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种三相道岔转辙机的断相检测模块及其使用方法。

背景技术

目前我国所采用的道岔控制接口电路分为；4线制控制电路、5线制控制电路、6线制控制电路。现在所采用的道岔控制接口电路是根据不同的接口制式采用不同的定型继电器组合，继电器采用重力型继电器，以上做法的缺点是：(1)重力型继电器体积大、成本高、占用空间大；(2)重力型继电器电器寿命短、需要专业机构定期维修，除中国国铁外其他应用单位无此维修能力，严重影制约了中国信号产品走入国际市场。根据以上问题人们设计了小型模块化道岔接口电路，由于小型模块化道岔接口电路取消了一启动保持继电器，所以需要采用传感器采集转辙机电流，然后送cpu处理判断是否有电流和断相，通用做法需要三只电流传感和三路i/o采集通道处理(如图7)。然而，采用上述结构，同样存在成本高、通用性差等缺陷。本发明正是基于该研究背景下而提出的。

技术实现要素：

本发明的目的在于：克服现有技术中道岔控制接口电路存在的上述不足，提供一种三相道岔转辙机的断相检测模块及其使用方法，其具有结构设计合理、操作使用方便、维护成本低、使用寿命长、能够有效解决三相道岔转辙机和单相道岔转辙机通用化，简化了设计方案，节约了成本等优点。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种三相道岔转辙机的断相检测模块，所述三相道岔转辙机断相检测模块包括第一电流互感器b1、第二电流互感器b2，第一光耦g1、第二光耦g2、第三光耦g3、第四光耦g4，第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8，第一电容c1、第二电容c2，第一二极管d1、第二二极管d2；

其中，第一电流互感器b1的次级输出通过串联第二电阻r2连接到第二光耦g2的输入端，第二电流互感器b2的次级输出通过串联第一电阻r1连接到第一光耦g1的输入端，第一光耦g1的发射极通过第三电阻r3接到gnd，第二光耦g2的发射极通过第四电阻r4接到gnd，第五电阻r5连接到第一光耦g1和第二光耦g2的发射极之间，第三光耦g3和第四光耦g4的输入端正负交叉并联在第五电阻r5上，第六电阻r6的一端与第三光耦g3输出端的集电极串联，第三光耦g3输出端的发射极与第四光耦g4输出端的集电极串联，第四光耦g4输出端的发射极与第七电阻r7串联接gnd，第一电容c1的正极分别与第三光耦g3输出端的发射极、第四光耦g4输出端的集电极相连接，第一电容c1的负极分别与第一二极管d1的负极、第二二极管d2的正极相连接，第二二极管d2的负极与gnd相连接，第一二极管d1的正极分别与第二电容c2的负极、第八电阻r8的一端相连接，第一光耦g1和第二光耦g2输出端的集电极与24v相连接，第六电阻r6的另一端与24v相连接，第八电阻的另一端连接输出接口p1,所述输出接口p1还与i/o采集通道相连接；

所述三相道岔转辙机的断相检测模块还包括由a相电源、b相电源和c相电源构成的三相电源,其中,a相电源直接接到三相道岔转辙机电机m的第一线圈l1，b相电源通过第一电流互感器b1接到三相道岔转辙机电机m的第二线圈l2，c相电源通过电流互感器b2接到三相道岔转辙机电机m的第三线圈l3。

作为上述方案的进一步优化，所述第一电流互感器b1，所述第二电流互感器b2选用ta0913-2m穿芯电流互感器。

本发明上述三相道岔转辙机的断相检测模块的使用方法包括如下步骤：

1)当a相电源、b相电源和c相电源构成的三相电源产生的三相电流都有使三相道岔转辙机电机m转动时，第一电流互感器b1和第二电流互感器b2的次级输出端输出感应电流；

b相电源和c相电源的电流通过第一电流互感器b1、第二电流互感器b2电流互感器时，第一电流互感器b1、第二电流互感器b2电流互感器分别输出一个感应电流，其相位有120度的相位差，经过第一光耦g1、第二光耦g2隔离整形后输出，当第二光耦g2输出高电平时，第三光耦g3打开，当第一光耦g1、第二光耦g2都输出高电平时，第三光耦g3、第四光耦g4都关闭；当第一光耦g1输出高电平时、第四光耦g4打开；第三光耦g3、第四光耦g4的输入信号相位差为180度，此信号控制第三光耦g3、第四光耦g4轮流导通和关闭，给第一电容c1充电和放电；当第三光耦g3导通时，通过第六电阻r6、第三光耦g3、第一电容c1、第二二极管d2给第一电容c1充电，当第三光耦g3关闭第四光耦g4导通时，通过第七电阻r7、第四光耦g4、第一电容c1、第一二极管d1、第二电容c2放电，此时第一电容c1上的电荷被转移到第二电容c2上，第二电容c2上产生一个电压，经输出接口p1输出一个直流电压信号，供控制系统作为道岔动作电流和断相检查使用；

2)当a相电源、b相电源和c相电源构成的三相电源中缺a相电源时，b相电源产生的电流通过第一电流互感器b1、第二线圈l2和第三线圈l3、第二电流互感器b2回到c相电源，此时第一电流互感器b1、第二电流互感器b2输出电流同名端相位相同，均为0度；经过第一光耦g1、第二光耦g2隔离整形后第一光耦g1、第二光耦g2的输出同时输出高电平或同时输出低电平，第三光耦g3、第四光耦g4的输入信号为低电平，第三光耦g3、第四光耦g4无法轮流导通，给第一电容c1充电、放电，经输出接口p1输出一个0电压信号；

3)当a相电源、b相电源和c相电源构成的三相电源中缺b相电源时，第一电流互感器b1、第二电流互感器b2中只有第二电流互感器b2输出感应电流，经过第一光耦g1、第二光耦g2隔离整形后第一光耦g1有脉冲信号输出，第二光耦g2输出为低电平，第四光耦g4只能对第一电容c1进行放电，第三光耦g3无法完成对第一电容c1充电，第一电容c1无法完成充放电的交替工作，经输出接口p1输出一个0电压信号；

4)当a相电源、b相电源和c相电源构成的三相电源中缺c相电源时，第一电流互感器b1、第二电流互感器b2只有第一电流互感器b1输出感应电流，经过第一光耦g1、第二光耦g2隔离整形后第二光耦g2有脉冲信号输出，第一光耦g1输出为低电平，第三光耦g3只能对第一电容c1进行充电，第四光耦g4无法完成对第一电容c1放电，第一电容c1无法完成充放电的交替工作，经输出接口p1输出一个0电压信号。

作为上述方案的进一步优化，

采用本发明的一种三相道岔转辙机的断相检测模块及其使用方法具有如下有益效果：

(1)采用两只电流传感和一个i/o通道完成三相电流和断相检查，如果增加一个入线端口n可实现三相电流和单相电流检测的兼容，如图6所示的接线图，结构上更加简单，设计更加合理，可使小型模块化道岔接口电路实现三相道岔转辙机和单相道岔转辙机通用化，简化了设计方案，节约了成本。可用于所有三相道岔转辙机的电流和断相检查如s700k以及单相道岔转辙机的电流检测等。

(2)一般传统道岔组合的三相道岔转辙机断相和电流检电路成本加工程费用大于4000元/每组道岔，三相道岔转辙机断相检测模块的成本加工程费用不大于200元/每组道岔，成本减少95％，三相道岔转辙机断相检测模块直接放置在转辙机的电子化控制接口模块内部，不另占空间。

(3)传统道岔组合断相保护器和一启动的继电器电器寿命为50万次，三相道岔转辙机断相检测模块无动作次数限制。

附图说明

附图1为本发明三相道岔转辙机的断相检测模块的工作原理示意图。

附图2为本发明三相道岔转辙机的断相检测模块的正常波形图。

附图3为本发明三相道岔转辙机的断相检测模块缺a相的波形图。

附图4为本发明三相道岔转辙机的断相检测模块缺b相的波形图。

附图5为本发明三相道岔转辙机的断相检测模块缺c相的波形图。

附图6为本发明三相道岔转辙机的断相检测模块在单相、三相电流检测组合示意图。

附图7为现有技术中三相电流检测组合示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-6对本发明一种三相道岔转辙机的断相检测模块及其使用方法作以详细说明。

如图1中示出的，一种三相道岔转辙机的断相检测模块，所述三相道岔转辙机断相检测模块包括第一电流互感器b1、第二电流互感器b2，第一光耦g1、第二光耦g2、第三光耦g3、第四光耦g4，第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8，第一电容c1、第二电容c2，第一二极管d1、第二二极管d2；

其中，第一电流互感器b1的次级输出通过串联第二电阻r2连接到第二光耦g2的输入端，第二电流互感器b2的次级输出通过串联第一电阻r1连接到第一光耦g1的输入端，第一光耦g1的发射极通过第三电阻r3接到gnd，第二光耦g2的发射极通过第四电阻r4接到gnd，第五电阻r5连接到第一光耦g1和第二光耦g2的发射极之间，第三光耦g3和第四光耦g4的输入端正负交叉并联在第五电阻r5上，第六电阻r6的一端与第三光耦g3输出端的集电极串联，第三光耦g3输出端的发射极与第四光耦g4输出端的集电极串联，第四光耦g4输出端的发射极与第七电阻r7串联接gnd，第一电容c1的正极分别与第三光耦g3输出端的发射极、第四光耦g4输出端的集电极相连接，第一电容c1的负极分别与第一二极管d1的负极、第二二极管d2的正极相连接，第二二极管d2的负极与gnd相连接，第一二极管d1的正极分别与第二电容c2的负极、第八电阻r8的一端相连接，第一光耦g1和第二光耦g2输出端的集电极与24v相连接，第六电阻r6的另一端与24v相连接，第八电阻的另一端连接输出接口p1,所述输出接口p1还与i/o采集通道相连接；

所述三相道岔转辙机的断相检测模块还包括由a相电源、b相电源和c相电源构成的三相电源,其中,a相电源直接接到三相道岔转辙机电机m的第一线圈l1，b相电源通过第一电流互感器b1接到三相道岔转辙机电机m的第二线圈l2，c相电源通过电流互感器b2接到三相道岔转辙机电机m的第三线圈l3。

所述第一电流互感器b1，所述第二电流互感器b2均选用ta0913-2m穿芯电流互感器；第一光耦g1、第二光耦g2、第三光耦g3、第四光耦g4均选择aqw212光耦，第一电容c1、第二电容c2均选择100uf/50v电解电容，第一二极管d1、第二二极管d2均选择rf107。

本发明在结构上采用两只电流传感和一个i/o通道完成三相电流和断相检查，如果增加一个入线端口n可实现三相电流和单相电流检测的兼容，如图6所示的接线图，可使小型模块化道岔接口电路实现三相道岔转辙机和单相道岔转辙机通用化，简化了设计方案，节约了成本。可用于所有三相道岔转辙机的电流和断相检查如s700k以及单相道岔转辙机的电流检测等

本发明上述三相道岔转辙机的断相检测模块的使用方法包括如下步骤：

如图1，1)当a相电源、b相电源和c相电源构成的三相电源产生的三相电流都有使三相道岔转辙机电机m转动时，第一电流互感器b1和第二电流互感器b2的次级输出端输出感应电流；

如图2，b相电源和c相电源的电流通过第一电流互感器b1、第二电流互感器b2电流互感器时，第一电流互感器b1、第二电流互感器b2电流互感器分别输出一个感应电流，其相位有120度的相位差，经过第一光耦g1、第二光耦g2隔离整形后的波形图如图2所示的输出，当第二光耦g2输出高电平时，第三光耦g3打开，当第一光耦g1、第二光耦g2都输出高电平时，第三光耦g3、第四光耦g4都关闭；当第一光耦g1输出高电平时、第四光耦g4打开；第三光耦g3、第四光耦g4的输入信号相位差为180度，此信号控制第三光耦g3、第四光耦g4轮流导通和关闭，给第一电容c1充电和放电；当第三光耦g3导通时，通过第六电阻r6、第三光耦g3、第一电容c1、第二二极管d2给第一电容c1充电，当第三光耦g3关闭第四光耦g4导通时，通过第七电阻r7、第四光耦g4、第一电容c1、第一二极管d1、第二电容c2放电，此时第一电容c1上的电荷被转移到第二电容c2上，第二电容c2上产生一个电压，经输出接口p1输出一个直流电压信号，供控制系统作为道岔动作电流和断相检查使用；

2)当a相电源、b相电源和c相电源构成的三相电源中缺a相电源时，b相电源产生的电流通过第一电流互感器b1、第二线圈l2和第三线圈l3、第二电流互感器b2回到c相电源，此时第一电流互感器b1、第二电流互感器b2输出电流同名端相位相同，均为0度，如图3所示；经过第一光耦g1、第二光耦g2隔离整形后第一光耦g1、第二光耦g2的输出同时输出高电平或同时输出低电平，第三光耦g3、第四光耦g4的输入信号为低电平，第三光耦g3、第四光耦g4无法轮流导通，给第一电容c1充电、放电，经输出接口p1输出一个0电压信号；

3)当a相电源、b相电源和c相电源构成的三相电源中缺b相电源时，如图4所示，第一电流互感器b1、第二电流互感器b2中只有第二电流互感器b2输出感应电流，经过第一光耦g1、第二光耦g2隔离整形后第一光耦g1有脉冲信号输出，第二光耦g2输出为低电平，第四光耦g4只能对第一电容c1进行放电，第三光耦g3无法完成对第一电容c1充电，第一电容c1无法完成充放电的交替工作，经输出接口p1输出一个0电压信号；

4)当a相电源、b相电源和c相电源构成的三相电源中缺c相电源时，如图5所示，第一电流互感器b1、第二电流互感器b2只有第一电流互感器b1输出感应电流，经过第一光耦g1、第二光耦g2隔离整形后第二光耦g2有脉冲信号输出，第一光耦g1输出为低电平，第三光耦g3只能对第一电容c1进行充电，第四光耦g4无法完成对第一电容c1放电，第一电容c1无法完成充放电的交替工作，经输出接口p1输出一个0电压信号。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。