专利名称：一种轨道电路用智能补偿电容的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种补偿电容，尤其是一种轨道电路用智能补偿电容。
技术背景-
补偿电容是ZPW-2000型轨道电路的重要组成部分。补偿电容布置在轨道之 间，安装在枕木或道砟上。通常每隔100米左右安装一只，电气绝缘节附近布 置间距减半。显然，在用补偿电容数量是巨大的。电容的标称电容量为22uf 至90uF;额定电压160Va.c.;绝缘电阻>500MQ。
使用过程中，补偿电容性能会发生劣变，甚至发生开路(包括人为损坏) 等故障，以前操作的方法是需要人员携带设备上线，将补偿电容拆下一一对其 进行逐个测量，才能判断并替换故障电容。中国专利200610102210. 7 "无绝缘 轨道电路补偿电容在线主动测量装置"、中国专利200420074887. 0 "铁路轨道 电路补偿电容在线检测装置"和中国专利200620078371. 2 "在线自检测轨道电 路补偿电容器"，虽然提出了一些解决方案，不用再将补偿电容拆下进行逐一检 测，但这些方案仍然存在一些缺陷，如第一，需要检测人员携带在线检测装 置上线，并将检测探头连接至补偿电容(即轨道)，使用不方便、也不安全；第 二，向轨道补偿电容注入信号激励，然后测量响应的方案，导致在线检测设备 庞大、并存在危及轨道电路本身安全的风险；第三，通过电流感应器(电流钳) 采集流过补偿电容的电流取样的方案，会引入较大相移，导致电容损耗角的计 算失去基准，影响测量结果。上线检测工作劳动强度大，费时费力，效率极低， 而且由于运输繁忙，维修人员进入轨道线路作业，存在相当大的人身安全风险。 实用新型内容
本实用新型提供了一种轨道电路用智能补偿电容，它无需检测人员上到轨 道上，靠近轨道即可检测到相应轨道电容的参量，省时省力，大大提高了检测 工作效率，而且不会影响正常的铁路运输，保证了检测人员的人身安全，解决 了现有技术中存在的问题。本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是它包括轨道电容， 轨道电容两端的引出线与轨道电路电连接，在轨道电容两侧分别连接有电容量 测量电路和电源电路，电容量测量电路连接有无线通信单元；所述电容量测量 电路包括串联在轨道电容一侧引出线上的电流取样电路和并联在轨道电容两端 的电压取样电路，电压取样电路和电流取样电路分别与可编程片上系统相连， 可编程片上系统与无线通信单元相连；所述电源电路包括设在轨道电容另一侧 用于取得引出线上流过轨道电容的部分信号能量的电流感应器，电流感应器与 电源控制电路相连，电源控制电路与缓冲蓄能单元相连。
所述并联在轨道电容两端的电压取样电路由轨道电容两端分别经一限流开 关与一差分放大器相连，差分放大器与可编程片上系统相连。
所述串联在轨道电容一侧引出线上的电流取样电路包括串联在引出线上的 电流取样器，电流取样器经一差分放大器与可编程片上系统相连。
所述无线通信单元为无线微蜂窝通信电路。
所述差分放大器为高阻型差分放大器。 所述电流取样器为分流式电流取样器。
本实用新型将用于检测轨道电容参量的电容量测量电路、传输轨道电容参 量的无线通信单元以及为电容量测量电路和无线通信单元供电的电源电路封装 在一起，在轨道电容接入轨道电路的同时，在线检测轨道电容的特性参数，并 在检测人员需要该轨道电容参量时，通过无线通信电路及时传送到检测人员的 遥控检测设备上，具有如下特点首先，检测人员无须接触轨道电容，即检测 人员只需在轨道旁通过遥控检测设备，接收无线通信单元传送过来的轨道电容 的在线特性参数，无需上轨道接触轨道电容检测，保障了检测人员的人身安全 和铁路运输生产的安全，而且省时省力，大大提高了检测工作效率；第二，不 向轨道电容注入额外的外加能量，利用轨道电路自身信号完成测试，保证了原 轨道电路的正常稳定工作；第三，全面定量地监测轨道电容的特性参数；第四， 所述电流感应器釆用互感器取电方式，电流取样电路采用电流分流器，在一电 流导线上并联一分流电路的方式，无论电流感应器或电流取样电路发生开路或 短路，都不会对原轨道电路产生影响；电压取样电路采用芯片高阻抗连接方式，一但其出现故障，芯片呈现1KMQ的阻抗，保证了原轨道电路的正常工作不受影响。
图1为本实用新型的电路连接原理框图。
图2为电容量测量电路连接原理框图。 图3为无线通信单元电路原理图。 图4为电源电路原理图。
图中，1、轨道电容；2、可编程片上系统；3、电流取样电路；4、电压取 样电路；5、电流感应器；6、电源控制电路；7、缓冲蓄能单元；8、无线通信单元。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式
，并结合其附图， 对本实用新型进行详细阐述。
如图1所示，为本实用新型的电路连接原理框图。本实用新型智能补偿电 容将用于检测轨道电容1参量的电容量测量电路、传输轨道电容1参量的无线 通信单元8以及为电容量测量电路和无线通信单元8供电的电源电路封装在一 起，它包括轨道电容1，轨道电容1两端的引出线与轨道电路电连接，在轨道 电容1两侧分别连接有电容量测量电路和电源电路，电容量测量电路连接有无
线通信单元8;所述电容量测量电路包括串联在轨道电容1 一侧引出线上的电
流取样电路3和并联在轨道电容1两端的电压取样电路4，电压取样电路4和 电流取样电路3分别与可编程片上系统2相连，可编程片上系统2与无线通信 单元8相连；所述电源电路包括设在轨道电容1另一侧用于取得引出线上流过 轨道电容1的部分信号能量的电流感应器5，电流感应器5与电源控制电路6 相连，电源控制电路6与缓冲蓄能单元7相连。所述无线通信单元8为无线微 蜂窝通信电路。
如图2所示，为电容量测量电路连接原理框图。电容量测量电路包括串联 在轨道电容1一侧引出线上的电流取样电路3和并联在轨道电容1两端的电压 取样电路4，所述并联在轨道电容1两端的电压取样电路4由轨道电容1两端分别经一限流开关F1、限流开关F2保护后，再经一差分放大器A1处理，由可 编程片上系统2完成对轨道电容1两端的电压参数采集。所述串联在轨道电容 1 一侧引出线上的电流取样电路3包括串联在引出线上的电流取样器U3，电流 取样器U3的输出端连接到差分放大器A2，再由可编程片上系统2完成对流过 轨道电容1的电流参数采集。可编程片上系统2将采集的数据经过计算处理后 通过无线通信单元8传送至检测人员的遥控检测设备上。所述差分放大器Al和 差分放大器A2为高阻型差分放大器。所述电流取样器U3为分流式电流取样器。
如图3所示，为无线通信单元一具体实施电路原理图。本实用新型采用 2.4ghz微蜂窝无线通信技术，通信距离20米，数据率100kbps。 U4为单片集 成通信电路，集成有基带处理、调制解调、射频前端等功能。外接电阻、电容、 电感网络，构成在板收发天线T1。当检测人员携带遥控检测设备工作时，靠近 本实用新型智能补偿电容并向其发出呼叫指令，无线通信单元8接收到呼叫信 息激活通信电路U4，并通过该电路触发可编程片上系统2。可编程片上系统2 分别从电压取样电路4和电流取样电路3完成相应数据采集，并对数据进行处 理获得电容特性参数，然后将计算结果通过无线传输到检测人员的遥控检测设 备上。可编程片上系统2完成一次在线测量过程控制后，进入待机低功耗状态。
如图4所示，为电源电路一具体实施电路原理图。电流互感器形式的感应 器TS1通过电磁感应以隔离方式获得工作电源，所取得的平均电源能量低于1 毫安，与轨道电路工作电流相比，可以忽略不计。感应能量经过整流电路、滤 波，送至稳压器U1，获得的稳定电源存储到蓄能电容器C7中，形成工作电源，
以备电容量测量电路和无线通信单元使用。
本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
权利要求1、一种轨道电路用智能补偿电容，包括轨道电容，轨道电容两端的引出线与轨道电路电连接，其特征在于在轨道电容两侧分别连接有电容量测量电路和电源电路，电容量测量电路连接有无线通信单元；所述电容量测量电路包括串联在轨道电容一侧引出线上的电流取样电路和并联在轨道电容两端的电压取样电路，电压取样电路和电流取样电路分别与可编程片上系统相连，可编程片上系统与无线通信单元相连；所述电源电路包括设在轨道电容另一侧用于取得引出线上流过轨道电容的部分信号能量的电流感应器，电流感应器与电源控制电路相连，电源控制电路与缓冲蓄能单元相连。
2、 根据权利要求l所述的一种轨道电路用智能补偿电容，其特征在于所 述并联在轨道电容两端的电压取样电路由轨道电容两端分别经一限流开关与一 差分放大器相连，差分放大器与可编程片上系统相连。
3、 根据权利要求l所述的一种轨道电路用智能补偿电容，其特征在于所 述串联在轨道电容一侧引出线上的电流取样电路包括串联在引出线上的电流取 样器，电流取样器经一差分放大器与可编程片上系统相连。
4、 根据权利要求l所述的一种轨道电路用智能补偿电容，其特征在于所 述无线通信单元为无线微蜂窝通信电路。
5、 根据权利要求2或3所述的一种轨道电路用智能补偿电容，其特征在于 所述差分放大器为高阻型差分放大器。
6、 根据权利要求3所述的一种轨道电路用智能补偿电容，其特征在于所 述电流取样器为分流式电流取样器。
专利摘要本实用新型涉及一种轨道电路用智能补偿电容。它包括轨道电容，在轨道电容两侧分别连接有电容量测量电路和电源电路，电容量测量电路连接有无线通信单元；所述电容量测量电路包括串联在轨道电容一侧引出线上的电流取样电路和并联在轨道电容两端的电压取样电路，电压取样电路和电流取样电路分别与可编程片上系统相连，可编程片上系统与无线通信单元相连；所述电源电路包括设在轨道电容另一侧用于取得引出线上流过轨道电容的部分信号能量的电流感应器，电流感应器与电源控制电路相连，电源控制电路与缓冲蓄能单元相连。本实用新型无需检测人员接触轨道电容，即可得到相应轨道电容的参量，省时省力，大大提高了工作效率。
文档编号G01R27/26GK201362266SQ20092002361
公开日2009年12月16日 申请日期2009年3月13日 优先权日2009年3月13日
发明者史小军, 军 孙, 孙寿江, 森 张 申请人:济南三鼎电气有限责任公司