一种电务试验车不平衡电流检测系统的制作方法

本实用新型属于铁路信号设备检测应用领域，具体涉及一种在动检车运行过程中通过非接触方式检测钢轨上牵引电流的设备及其方法。

背景技术：

在电气化铁路，由于牵引电流与轨道电路信号电流在同一导体内传输，为保障轨道电路的正常工作，通常采用多种防护措施，保障流经轨道电路两根钢轨上牵引电流幅值相等，避免因两根钢轨不平衡电流产生烧坏铁路信号设备，造成轨道电路闪红光带，影响铁路列车运行。在实际运用过程中，由于电缆绝缘破损、扼流变压器固定引入线螺丝松动、横向连接线接触不良、钢轨上有异物、生锈等原因，均会造成不平衡电流产生。为了及时发现钢轨上不平衡电流并进行分析，需要一种新的轨道不平衡电流检测系统，对钢轨牵引电流不平衡率进行动态检测，以便及时发现隐患、处理。

电务试验车轨道不平衡电流检测系统是在电务试验车“信号动态检测评估系统”基础上对轨道牵引电流进行动态检测、分析、评估的系统。该系统使用专用的轨道牵引电流检测天线，采用电磁感应原理非接触地采集钢轨的回流信号，，经牵引回流采集装置处理后，将数字量信号发送到计算机以便完成实时、显示、动态分析、数据保存等工作。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种电务试验车不平衡电流检测系统，实现在动检车运行过程中，实时采集钢轨的回流信号，经系统处理后进行采集信息实时显示及数据保存，为铁路信号维护人员查找设备故障点、分析不平衡电流产生原因提供参考依据。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电务试验车不平衡电流检测系统，包括检测天线、牵引回流采集装置、检测服务器、客户端；所述检测天线与牵引回流采集装置进行电连接；所述牵引回流采集装置与检测服务器进行电连接；所述检测服务器与客户端进行电连接；

所述检测天线，用于感应钢轨上牵引回流电信号，并将感应电信号传输至牵引回流采集装置；

所述牵引回流采集装置，用于将检测天线传输的电信号进行放大、滤波、有效值转换、A/D转换及信号处理后，通过UDP网络将采集信息传输至检测服务器；

所述检测服务器，用于接收信号动态检测系统传输列车位置信息、速度信息，接收牵引回流采集装置传输的两条钢轨牵引回流的幅值、谐波信息和不平衡率，并对接收信息进行解析、合并及分类处理后传输至客户端进行显示，同时检测服务器对采集牵引回流信息、列车位置信息和速度信息进行保存；

所述客户端，用于提供人机操作界面接口，接收检测服务器传输的牵引回流信息、列车位置信息、速度信息，并对接收信息进行实时显示、历史回放。

所述检测天线，包括多个牵引回流检测天线，检测天线安装在动检车车底下面，每个检测天线分别平行正对着两条钢轨的正上方；所述检测天线，内置有感应线圈，用于感应钢轨传输的电流信号并通过天线线缆传输至牵引回流采集装置。

所述检测天线与牵引回流采集装置接口，采用有线接口方式，接口选用同轴连接器，连接电缆采用50Ω阻抗的同轴电缆。

所述牵引回流采集装置，采用组匣方式，安装在检测机柜内；所述牵引回流采集装置，包括牵引回流采集板、CPU板、电源板、总线底板；所述牵引回流采集板、CPU板、电源板之间，通过总线底板进行连接；

所述牵引回流采集板，将检测天线感应输出电流信号经隔离放大、信号调理及有效值转换处理后，通过RS232接口经总线底板传输至CPU板进行处理；所述牵引回流采集板，输入端口设置有过载保护、接口阻抗匹配电路，用于放置输入电流过大损坏后级电路元器件及接口通信；所述牵引回流采集板，根据实际需要能够配置多块牵引回流采集板进行信息采集；

所述CPU板，将接收的牵引回流信号经接口协议转换处理后，通过网络接口将接收数据传输至检测服务器；所述CPU板，在运行过程对设备工作状态进行实时自检；所述CPU板，内置有RS232通信调试接口，用于研发人员维护调试及故障分析时信息输出；

所述电源板，用于将输入交流220V电源转换为各板卡所需各种直流电压；

所述总线底板，用于连接牵引回流采集板、CPU板、电源板，并进行信号传递、电源供电。

所述检测服务器、客户端，安装在检测机柜内；所述检测服务器通过网络接口与牵引回流采集装置CPU板、客户端进行通信连接，数据通过UDP协议进行传输；所述客户端，采用工业计算机。

采用上述技术方案的本实用新型，它具有以下优点：

(1)本发明采用电磁感应技术、信号检测技术、网络通信技术，能够在高速铁路动检车上，实时检测钢轨上牵引回流的幅值、不平衡电流值及不平衡率，方便铁路维护人员对信号设备维护。

(2)本发明独立检测每个轨道不平衡电流，双轨的牵引电流检测相互独立，避免检测的相互干扰，增加检测的精度和可靠度。

(3)本发明采用统一的牵引电流采集装置，对牵引电流统一处理，不仅能减少安装空间，也方便对牵引电流进行综合评估。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为本发明的牵引回流采集装置信号处理流程图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行描述，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种电务试验车不平衡电流检测系统，包括检测天线、牵引回流采集装置、检测服务器、客户端；所述检测天线与牵引回流采集装置进行电连接；所述牵引回流采集装置与检测服务器进行电连接；所述检测服务器与客户端进行电连接；

所述检测天线，用于感应钢轨上牵引回流电信号，并将感应电信号传输至牵引回流采集装置；

所述牵引回流采集装置，用于将检测天线传输的电信号进行放大、滤波、有效值转换、A/D转换及信号处理后，通过网络将采集信息传输至检测服务器；

所述检测服务器，用于接收信号动态检测系统传输列车位置信息、速度信息，接收牵引回流采集装置传输的两条钢轨牵引回流的副值、谐波信息和不平衡率，并对接收信息进行解析、合并及分类处理后传输至客户端进行显示，同时检测服务器对采集牵引回流信息、列车位置信息和速度信息进行保存；

所述客户端，用于提供人机操作界面接口，接收检测服务器传输的牵引回流信息、列车位置信息、速度信息，并对接收信息进行实时显示、历史回放。

所述检测天线，包括多个牵引回流检测天线，检测天线安装在动检车车底下面，每个检测天线分别平行正对着两条钢轨的正上方；所述检测天线，内置有感应线圈，用于感应钢轨传输的电流信号并通过天线线缆传输至牵引回流采集装置；

所述检测天线与牵引回流采集装置接口，采用有线接口方式，接口选用同轴连接器，连接电缆采用50Ω阻抗的同轴电缆。

所述牵引回流采集装置，采用组匣方式，安装在检测机柜内；所述牵引回流采集装置，包括牵引回流采集板、CPU板、电源板、总线底板；所述牵引回流采集板、CPU板、电源板之间，通过总线底板进行连接；

所述牵引回流采集板，将检测天线感应输出电流信号经隔离放大、信号调理及有效值转换处理后，通过RS232接口经总线底板传输至CPU板进行处理；所述牵引回流采集板，输入端口设置有过载保护、接口阻抗匹配电路，用于放置输入电流过大损坏后级电路元器件及接口通信；所述牵引回流采集板，根据实际需要能够配置多块牵引回流采集板进行信息采集；

所述CPU板，将接收的牵引回流信号经接口协议转换处理后，通过网络接口将接收数据传输至检测服务器；所述CPU板，在运行过程对设备工作状态进行实时自检；所述CPU板，内置有RS232通信调试接口，用于研发人员维护调试及故障分析时信息输出；

所述电源板，用于将输入交流220V电源转换为各板卡所需各种直流电压；

所述总线底板，用于连接牵引回流采集板、CPU板、电源板，并进行信号传递、电源供电。

所述检测服务器、客户端，安装在检测机柜内；所述检测服务器通过网络接口与牵引回流采集装置CPU板、客户端进行通信连接，数据通过UDP协议进行传输；所述客户端，采用工业计算机。

如图2所示，由检测天线通过电磁感应接收钢轨上牵引回流信号，经天线线缆传输至牵引回流采集板，牵引回流采集板对接收牵引回流信号进行实时采集，并对采集信号进行隔离放大、滤波，然后对采集信号进行A/D转换、数据打包及通信控制后，经RS232通信接口传输至CPU板进行处理；CPU板对接收牵引回流信号数据经RS232接口转换网络接口处理后，通过UDP协议将采集数据实时传输至检测服务器。

一种电务试验车不平衡电流检测的方法，它包含如下步骤：

①、在动检车通过轨道电路时，检测天线实时采集两条钢轨上牵引回流信号并传输至牵引回流采集装置；

②、牵引回流采集装置对传输的信号进行信号调理、有效值转换、初步计算分析后，通过网络传输至检测服务器；

③、检测服务器对接收牵引回流信号、列车位置信号、速度信号进行综合处理、保存，并传输至客户端；

④、客户端对接收牵引回流数据进行实时分类、显示及历史回放。

步骤1中，所述检测天线，内置有感应线圈，当动检车通过轨道时，检测天线通过感应线圈感应钢轨发出电磁信号，经检测天线磁电转换后，输出为电流信号传输至牵引回流采集装置；所述钢轨分为左轨、右轨，每个钢轨正上方均设置有一个检测天线。

步骤2中，所述牵引回流采集装置，将天线接口接收信号经牵引回流采集板内的输入保护电路、阻抗匹配电路、隔离放大电路、滤波电路、有效值转换电路处理后，通过RS232异步通信总线传输到CPU板进行处理，CPU板对接收牵引回流信号进行接口协议转换处理，然后将接收数据经网络接口传输至检测服务器；

所述牵引回流采集板输入保护电路，将检测天线感应信号通过输入保护电路进行限幅，防止因感应信号电流过大烧坏后级电路元器件；

所述牵引回流采集板阻抗匹配电路，由电阻电容RC网络组成，用于匹配天线接入电路阻抗；

所述牵引回流采集板隔离放大电路，采用专用隔离放大器芯片，将输入信号与输出进行隔离并传输至滤波电路；

所述牵引回流采集板滤波电路，采用带通滤波器，通过专用滤波芯片对干扰信号进行滤波，然后送入有效值转换电路；

所述牵引回流采集板有效值转换电路，采用专用有效值转换芯片对输入信号进行有效值转换，并传输至数据处理芯片对采集信号处理，然后通过RS232串口总线传输至CPU板；

所述CPU板，将接收的牵引回流信号由RS23接口转换为UDP协议接口后，通过网络接口将接收数据传输至检测服务器。

步骤3中，所述检测服务器，内置有牵引回流检测服务器软件，对输入牵引回流信号数据进行解析，然后结合外部信号动态检测系统传输的列车运行位置数据、速度数据进行综合分析处理，计算分析出对应区段的两条钢轨牵引回流幅值、不平衡电流值及不平衡率，并进行保存；同时经检测服务器综合分析处理后数据通过UDP网络传输至客户端。

步骤4中，所述客户端，内嵌有牵引回流检测终端软件；该软件包括实时检测模块、回放分析模块、基础数据管理模块；

所述实时检测模块，用于接收检测服务器传输的牵引回流信息并进行数据解析，检测显示两根钢轨牵引回流的幅值、不平衡电流值及不平衡率；所述实时检测模块，能够通过数值、图形曲线方式动态实时显示被检测信息；

所述回放分析模块，用于对检测记录数据进行历史播放，播放时能够通过软件界面选择播放时间、里程进行单倍速或多倍速播放；

所述基础数据管理模块，用于对铁路线路的基础数据进行静态数据配置管理；所述基础数据管理模块，基础数据通过人工进行编辑、修改、保存及导入；所述基础数据包括铁路线路的信号机名称及位置、区段名称及位置、里程数据。

本发明采用电磁感应技术、信号检测技术、网络通信技术，能够在高速铁路动检车上，实时检测钢轨上牵引回流的幅值、不平衡电流值及不平衡率，方便铁路维护人员对信号设备维护。

本发明独立检测每个轨道不平衡电流，双轨的牵引电流检测相互独立，避免检测的相互干扰，增加检测的精度和可靠度。

本发明采用统一的牵引电流采集装置，对牵引电流统一处理，不仅能减少安装空间，也方便对牵引电流进行综合评估。