专利名称：一种地铁过渡电阻在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地铁过渡电阻在线监测装置，尤其适合于地铁的走行轨与隧洞主体结构(或大地)过渡电阻的在线监测。
目前，公知的地铁过渡电阻的测量仅采用接地电阻测量仪测量，其形式为离线检测，测量精度低，测量工作量大，并且需要地铁机车停止运行，而且要求在机车整机停电的情况下才能测量。
本实用新型的目的是提供一种地铁过渡电阻在线监测装置，它可以在地铁机车正常运行中在线实时测量过渡电阻，并可直接在监测室观测到过渡电阻的数值。
本实用新型一种地铁过渡电阻在线监测装置，主要由装有单片机的轨道电压测量装置、回流点电流测量装置和主机监测室控制装置三部分组成，主机监测室控制装置的S1端与两套轨道电压测量装置、回流点电流测量装置的S1端连接；主机监测室控制装置的S2端与轨道电压测量装置、回流点电流测量装置的S2端连接。
本实用新型一种地铁过渡电阻在线监测装置的轨道电压测量装置、回流点电流测量装置和主机监测室控制装置内设置的单片机为51系列单片机。轨道电压测量装置中的单片机为89C51(IC1)，连接有A/D转换器ICL7135(IC2)、串行接口芯片75BC184(IC11)，A/D转换器(IC2)的INH端接到电阻R1与R2的连接点P上，电阻R1的另一端接到轨道上，电阻R2的另一端接到结构钢上。测量回流点电流的回流点电流测量装置中的单片机为89C52(IC3)，其上连接有A/D转换器ICL7135(IC4)、串行接口芯片75BC184(IC12)，89C52单片机的接口P1.0连接中间继电器(JDQ)的控制线圈的一端，继电器控制线圈的另一端接到三极管(T)的集电极上，三极管(T)的发射级接地线，中间继电器的接点J-1的一端接到交流220V电源的L端，另一端连接接触器(JCQ)的控制线圈的一端，接触器控制线圈的另一端连接交流220V的N端，接触器(JCQ)的接点JC1的一端与轨道连接，另一端与电阻(R4)与分流器(FL1)的接合点(Q)连接，分流器的另一端接地线，电阻(R4)的另一端同时与放大器OP07(IC6)的负输入端和电阻(RS)连接，电阻(RS)的另一端与放大器(IC6)的输出端和电阻(R6)的连接点连接，电阻(R6)的另一端与A/D转换芯片(IC4)的模入端(INH)连接，主机监测室控制装置中的单片机为89C51(IC7)，它连接键盘与显示接口芯片(IC8)、串行接口芯片75BC184(IC13)，键盘与显示接口芯片(IC8)又与键盘(IC10)和数码显示器(IC9)连接。
本实用新型一种地铁过渡电阻在线监测装置的优点1.可在机车正常运营中进行测量，实时在线监测机车的过渡电阻；2.测量精度高，克服了以往人工测量精度差，测量麻烦，耗时耗力以及重复劳动等缺点。
3.系统结构简单，成本低，可广泛应用于地铁(轻轨)来测量过渡电阻，及时采取措施来防止杂散电流造成的腐蚀。
图1是本实用新型在线监测装置布局示意图。
图2是本实用新型轨道电压测量装置电路图。
图3是本实用新型回流点电流测量装置电路图。
图4是本实用新型主机监测室控制装置电路图。
以下结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步说明本实用新型一种地铁过渡电阻在线监测装置，它主要由设置有单片机的轨道电压测量装置1、回流点电流测量装置2和主机监测室控制装置3三部分组成，主机监测室控制装置3的S1端与轨道电压测量装置1、两套回流点电流测量装置2的S1端连接；主机监测室控制装置3的S2端与轨道电压测量装置1、两套回流点电流测量装置2的S2端连接。轨道电压测量装置1由一块测量控制电路板组成，电路板使用51系列单片机，配置A/D转换器和负责RS485通讯转换的芯片；单片机系统负责所有指令的存储和执行，并负责接收主机监测室控制装置的测量指令，启动A/D转换器，测量轨道电压，把测量结果传送到监测室控制装置中去。回流点电流测量装置2由一块测量控制电路板构成，它包含有电流取样电路，A/D转换电路以及负责RS485通讯转换的电路，其中主要电路仍然由51系列单片机组成，单片机的P1口中的一位(如P1.0口)控制一个中间继电器线圈的通断电，而中间继电器的接点J-1控制一个接触器线圈的通断电，在测量电流时接触器线圈带电，触点吸合(否则断开)，保证主体结构的杂散电流从回流点流回负母线，并由A/D转换器IC47135测量其电流大小，单片机接收到监测室控制装置发出的测量命令后，通过P1口的另一位(如P1.1口)，启动A/D转换器IC47135工作，并读取转换结果，单片机经过换算得到测量电流值，把所测数据通过RS485总线传送回主机监测室控制装置3中。主机监测室控制装置3主要完成通过RS485总线向轨道电压测量装置1和回流点电流测量装置2发送测量命令，并把测量的电压和电流数值取回送入指定内存，通过过渡电阻计算公式计算出过渡电阻，再通过数码显示器IC10显示，从而完成过渡电阻的测量。此控制装置通过单片机IC789C51控制，扩展RS485通讯转换芯片75LBC184，以及数码管显示驱动电路和小键盘接口电路IC8。主机监测室控制装置3和轨道电压测量装置1以及回流点电流测量装置2的通讯是主从式串行总线通讯方式，三个装置通过标准RS485总线通讯，共同构成过渡电阻的测量系统。其中监测室控制装置3为主机，轨道电压测量装置1以及回流点电流测量装置2为从机，主机与从机的通讯按一定的通讯协议进行，通过通讯电缆的连接，过渡电阻测量装置可以可靠地测量出过渡电阻。
如图1所示，轨道电压测量装置1设在铁轨上取流最大点E和结构钢上中点F之间，用于测量电压Vx，回流点电流测量装置2设在铁轨上的回流点A、B与结构钢5上的C、D点之间，用于测量回流杂散电流Is1和Is2监测室控制装置3设在地铁监测室中。轨道4与结构钢5之间的电阻值即为被测量过渡电阻。过渡电阻测量采用伏安法(动态法)测量，测量时一个供电区间只允许通过一列机车，主机监测室控制装置3接收到轨道电压测量装置1和回流点电流测量装置2的测量值Vx和Is1、Is2后，根据欧姆定律，计算出电机车的过渡电阻Rs，并送到数码显示器IC9显示。
轨道电压测量装置电路如图2所示，核心电路为IC189C51单片机，扩展了A/D转换芯片IC2ICL7135，单片机串行口RXD、TXD与串行通讯用芯片IC1175LBC184连接。A/D转换器(IC2)的IN端接到电阻R1与R2的连接点P上，电阻R1的另一端接到轨道(4)上，电阻R2的另一端接到结构钢上。轨道电压的数值范围在-100V～100V之间，所以输入信号首先要进行分压，电阻R1和R2起分压作用，使得P点的电压范围为-2V～2V，满足A/D转换器IC27135的输入信号，单片机89C51的P1.1控制A/D转换器的启动，P1.2控制串行通讯转换芯片IC1175LBC184处于发送和接收状态，系统复位后P1.2设置为低电平，通讯处于接收状态，当接收到主机发出的检测命令后，延时一段时间，P1.1由高电平变为低电平，启动A/D转换，转换结束后，CPU读取转换值送入相应内存，并按量刚变换计算出测量的轨道电压。P1.2由低电平变为高电平，通讯处于发送状态，从而把测量的电压值传送回主机。
回流点电流测量装置电路如图3所示。核心电路为IC389C52单片机，扩展了A/D转换芯片IC4ICL7135，单片机串行口RXD、TXD与串行通讯用芯片IC1275LBC184连接。单片机IC389C52的P1.0控制继电器线圈JDQ的通断电，P1.1控制A/D转换器IC47135的启动，P1.2控制串行通讯转换芯片IC1275LBC184处于发送或接收状态，系统复位运行后P1.2设置为低电平，IC1275LBC184处于接收状态，当接收到主机发出的检测命令后，P1.0变为低，P1.0经过一个非门74LS04驱动三极管T导通，中间继电器JDQ线圈带电吸合，中间继电器一个触点J-1的一端接交流220V的L极，另一端接在控制接触器JCQ的线圈的JJ端，交流接触器JCQ线圈的另一端接在交流220V的N端。当中间继电器线圈带电触点吸合时，接触器JCQ线圈带电，其触点JC1吸合，使得被测电流从测量装置通过，电流通过分流器FL1，分流器输出与被测电流成比例关系的小电压信号，经过两极运算放大器OP07放大后，送入A/D转换器IC47135的输入端，P1.1由高电平变为低电平，启动A/D转换，转换结束后，CPU读取转换值送入相应内存，并按量刚变换计算出测量的回流点电流。P1.2由低电平变为高电平，通讯处于发送状态，从而把测量的电流值传送给监测室控制装置3。
图4是本实用新型控制装置电路原理图。核心电路为IC789C51单片机，扩展了键盘与显示接口芯片IC8，IC8分别与小键盘IC10及数码显示器IC9连接，单片机串行口RXD、TXD与串行通讯用芯片IC1375LBC184连接。单片机P1.2控制串行通讯转换芯片75LBC184处于发送和接收状态，系统复位运行后P1.2设置为高电平，系统通讯处于发送状态，操作人员经过键盘操作，向轨道电压测量装置1和回流点电流测量装置2发布测量命令，命令发布成功后，P1.2设置为低电平，系统通讯处于接收状态，等待接收电压和电流数值，接收完毕后，按公式进行运算，从而计算出过渡电阻，并送到数码显示器IC9显示。
权利要求1.一种地铁过渡电阻在线监测装置，其特征在于它主要由设置有单片机的轨道电压测量装置(1)、回流点电流测量装置(2)和主机监测室控制装置(3)三部分组成，主机监测室控制装置(3)的S1端与两套轨道电压测量装置(1)、回流点电流测量装置(2)的S1端连接；主机监测室控制装置(3)的S2端与轨道电压测量装置(1)、回流点电流测量装置(2)的S2端连接。
2.根据权利要求1所述的地铁过渡电阻在线监测装置，其特征在于所述的轨道电压测量装置(1)、回流点电流测量装置(2)和主机监测室控制装置(3)内设置的单片机为51系列单片机。
3.根据权利要求1或2所述的地铁过渡电阻在线监测装置，其特征在于所述的轨道电压测量装置(1)中的单片机为89C51(IC1)，连接有A/D转换器ICL7135(IC2)、串行接口芯片75BC184(IC11)，A/D转换器(IC2)的INH端接到电阻R1与R2的连接点P上，电阻R1的另一端接到轨道(4)上，电阻R2的另一端接到结构钢(5)上。
4.根据权利要求1或2所述的地铁过渡电阻在线监测装置，其特征在于所述的测量回流点电流的回流点电流测量装置(2)中的单片机为89C52(IC3)，其上连接有A/D转换器ICL7135(IC4)、串行接口芯片75BC184(IC12)，89C52单片机的接口P1.O连接中间继电器(JDQ)的控制线圈的一端，继电器控制线圈的另一端接到三极管(T)的集电极上，三极管(T)的发射级接地线，中间继电器的接点J-1的一端接到交流220V电源的L端，另一端连接接触器(JCQ)的控制线圈的一端，接触器控制线圈的另一端连接交流220V的N端，接触器(JCQ)的接点JC1的一端与轨道连接，另一端与电阻(R4)与分流器(FL1)的接合点(Q)连接，分流器的另一端接地线，电阻(R4)的另一端同时与放大器OP07(IC6)的负输入端和电阻(R5)连接，电阻(R5)的另一端与放大器(IC6)的输出端和电阻(R6)的连接点连接，电阻(R6)的另一端与A/D转换芯片(IC4)的模入端(INH)连接。
5.根据权利要求1或2所述的地铁过渡电阻在线监测装置，其特征在于所述的主机监测室控制装置(3)中的单片机为89C51(IC7)，它连接键盘与显示接口芯片(IC8)、串行接口芯片75BC184(IC13)，键盘与显示接口芯片(IC8)又与键盘(IC10)和数码显示器(IC9)连接。
专利摘要一种地铁过渡电阻在线监测装置，由装有单片机的轨道电压测量装置、回流点电流测量装置和监测室控制装置三部分组成，主机监测室控制装置的S1端与两套轨道电压测量装置、回流点电流测量装置的S1端连接；主机监测室控制装置的S2端与轨道电压测量装置、回流点电流测量装置的S2端连接三个装置通过标准RS485总线通讯，共同构成过渡电阻的测量系统。它可在地铁机车正常运行中进行测量，并可直接在监测室观测到过渡电阻的数值，其测量精度高，省时省力，成本低。
文档编号B61B12/00GK2475638SQ0123731
公开日2002年2月6日 申请日期2001年4月10日 优先权日2001年4月10日
发明者李威 申请人:中国矿业大学