基于IGCT的智能单向导通装置

本技术属于地铁走行轨安全防护，具体涉及基于igct的智能单向导通装置。

背景技术：

1、地铁的车辆段承担着整个机车的维护、保养、清洗、停放以及检修，是保证机车安全运行的重中之重。正线段采用无轧轨道并铺设排流网，而车辆段因其特殊性采用的是有砟道床，铺设的碎石道床全天候暴露在自然环境中，空气中的粉尘、雨雪都会影响着车辆段的使用，且无法像正线段一样铺设排流网，导致车辆段钢轨对地电阻降低，绝缘性能也无法达到理论效果，严重影响了工人作业时的生命安全以及车辆段的使用寿命。为了能够减少车辆段的杂散电流，工程上通常在正线段及车辆段之间加设单向导通装置，采用二极管作为单向导通装置主器件，用来减少正线段牵引回流流入车辆段内，以此来达到保护车辆段的目的。但由于传统单向导通装置所采用的二极管器件具有不可控性。在投入使用的过程中，持续的导通为车辆段杂散电流的泄漏提供了流通路径，导致车辆段轨道电位异常，工人在车辆段作业时经常发生挂接地线放电现象，并且机车在通过绝缘节时会起弧灼烧钢轨，影响机车正常运行，从而造成经济损失并引发安全隐患。车辆段的杂散电流问题也没有得到解决，长久以此会直接影响车辆段建筑的使用寿命。在某些特殊情况装置发生故障时，为了确保单向导通装置不会影响到机车的正常牵引回流，传统的解决办法是：将接触网断电后，需要派遣工作人员去现场手动闭合隔离开关，这种方法不仅费时费力，检修人员的人身安全也得不到保证。因此实现装置隔离开关的远程控制也显得尤为重要。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供基于igct的智能单向导通装置，解决了现有手动闭合隔离开关费时费力、且存在安全隐患的问题。

2、本实用新型所采用的技术方案是：基于igct的智能单向导通装置，单向导通装置连接在钢轨绝缘节两侧；包括隔离开关控制电路、电压采集电路、主控制系统、电流采集电路，机车位置检测电路、支援供电回路和消弧回路，支援供电回路、消弧回路分别与电流采集电路构成串联电路，再分别与隔离开关控制电路并联，主控制系统根据机车位置检测电路及电压采集电路所提供的信息执行智能单向导通装置支援供电或者消弧动作；主控制系统还连接上位机实现相互通信，上位机根据采集的电流参数、电压参数、支援供电通断情况、消弧支路通断情况对隔离开关进行分合闸控制。

3、本实用新型的特点还在于：

4、还包括辅助电源电路，辅助电源电路分别与电流采集电路和电压采集电路相连接，辅助电源电路为通信电路、主控制系统、隔离开关控制电路、机车位置检测电路提供电源。

5、隔离开关控制电路由tlp521光电耦合器和npn型三极管组成。

6、机车位置检测电路由光电传感器和tlp521光电耦合器组成。

7、主控制系统为基于arm内核的stm32，型号为stm32f103rct6。

8、隔离开关的控制电路由tlp521光电耦合器和npn型三极管组成。

9、支援供电回路器件方向由车辆段指向正线段，消弧回路器件方向由正线段指向车辆段。

10、通信电路负责智能单向导通装置与上位机之间可靠稳定的通信，采用标准rs-485通信方式，连接于主控制系统及上位机之间。

11、电压采集电路采用电阻分压及外围电路的方式组成，输入端分别连接到绝缘节两侧及参比电极，并将输出端与主控制系统相连。

12、隔离开关控制电路包括与继电器相连的三极管，继电器的输出端并联在隔离开关分合闸的按钮上，所述隔离开关的控制可分为就地位操作及远程控制操作。

13、本实用新型的有益效果是，本实用新型基于igct的智能单向导通装置，针对地铁高电压大电流的运行环境，通过对传统单向导通装置的改进，使用igct作为智能单向导通装置主器件，其具有结构简单、安全可靠、稳定性强等优点。使用光电传感器作为判断机车是否靠近绝缘节，并使用电压采集电路采集绝缘节两端电压差，以此来做为igct开通与关断的条件，可从根本上切断杂散电流的流通路径，减少车辆段杂散电流的产生，并可实现对绝缘节电压差的消除，避免起弧灼烧钢轨。并在此基础上加入了隔离开关远程控制的功能，解决了装置在发生故障时需人员亲自去现场手动合闸的不便性，也保证了检修人员的人身安全。

技术特征：

1.基于igct的智能单向导通装置，其特征在于，所述单向导通装置连接在钢轨绝缘节两侧；包括隔离开关控制电路(1)、电压采集电路(2)、主控制系统(3)、电流采集电路(5)，机车位置检测电路(6)、支援供电回路(7)和消弧回路(8)，所述支援供电回路(7)、消弧回路(8)分别与电流采集电路(5)构成串联电路，再分别与隔离开关控制电路(1)并联，所述主控制系统(3)根据机车位置检测电路(6)及电压采集电路(2)所提供的信息执行智能单向导通装置支援供电或者消弧动作；所述主控制系统(3)还连接上位机(11)实现相互通信，所述上位机(11)根据采集的电流参数、电压参数、支援供电通断情况、消弧支路通断情况对隔离开关(10)进行分合闸控制。

2.根据权利要求1所述的基于igct的智能单向导通装置，其特征在于，还包括辅助电源电路(4)，所述辅助电源电路(4)分别与电流采集电路(5)和电压采集电路(2)相连接，所述辅助电源电路(4)为通信电路(9)、主控制系统(3)、隔离开关控制电路(1)、机车位置检测电路(6)提供电源。

3.根据权利要求2所述的基于igct的智能单向导通装置，其特征在于，所述隔离开关控制电路由tlp521光电耦合器和npn型三极管组成。

4.根据权利要求2所述的基于igct的智能单向导通装置，其特征在于，所述的机车位置检测电路由光电传感器和tlp521光电耦合器组成。

5.根据权利要求2所述的基于igct的智能单向导通装置，其特征在于，所述主控制系统(3)为基于arm内核的stm32，型号为stm32f103rct6。

6.根据权利要求2所述的基于igct的智能单向导通装置，其特征在于，所述支援供电回路器件方向由车辆段指向正线段，所述消弧回路器件方向由正线段指向车辆段。

7.根据权利要求2所述的基于igct的智能单向导通装置，其特征在于，所述通信电路(9)负责智能单向导通装置与上位机之间可靠稳定的通信，采用标准rs-485通信方式，连接于主控制系统及上位机之间。

8.根据权利要求2所述的基于igct的智能单向导通装置，其特征在于，所述电压采集电路(2)采用电阻分压及外围电路的方式组成，输入端分别连接到绝缘节两侧及参比电极(12)，并将输出端与主控制系统相连。

9.根据权利要求2所述的基于igct的智能单向导通装置，其特征在于，所述隔离开关控制电路(1)包括与继电器相连的三极管，所述继电器的输出端并联在隔离开关(10)分合闸的按钮上，所述隔离开关的控制可分为就地位操作及远程控制操作。

技术总结
本技术公开了基于IGCT的智能单向导通装置，包括隔离开关控制电路、电压采集电路、主控制系统、电流采集电路，机车位置检测电路；支援供电回路、消弧回路分别与电流采集电路构成串联电路，再分别与隔离开关控制电路并联，主控制系统执行智能单向导通装置支援供电或者消弧动作；上位机根据采集的电流参数、电压参数、支援供电通断情况、消弧支路通断情况对隔离开关进行分合闸控制。本技术从根本上切断杂散电流的流通路径，减少车辆段杂散电流的产生，并实现对绝缘节电压差的消除，避免起弧灼烧钢轨，并加入了隔离开关控制功能，解决了装置在发生故障时需人员亲自去现场手动合闸的不便性，也保证了检修人员的人身安全。

技术研发人员：孟昭亮,金文辉,张乐,孙宁,郭家桢
受保护的技术使用者：西安工程大学
技术研发日：20230602
技术公布日：2024/1/15