带有直流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒的制作方法

本实用新型涉及铁路信号设备监测技术领域，尤其是一种带有直流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒。

背景技术：

随着我国铁路的高速发展，对铁路安全高效运行要求越来越高，铁路信号设备在整个铁路运行中扮演非常重要的角色，一个小小的故障就有可能使行车秩序被打乱、安全得不到保证。目前对于铁路信号设备的维护一般采取定期检查和更换的方式，而在运行过程中的状态是未知的，再由于机械室内铁路信号设备种类、数量都比较多，即使设备出现了故障也比较难查找，这就使得对故障处理的效率大大降低。铁路道岔表示电路用于反映道岔的开通位置，由表示继电器、变压器、表示二极管、电阻、电容、转辙机接点、电缆线路等构成，其工作质量直接影响行车秩序和行车安全。目前对于表示电路的监测一般是通过继电器来实现的，当继电器闭合就表示电路通，当继电器没闭合，就表示电路断路；而对于影响表示电路工作质量的如电阻、电容、二极管、电缆线路等要素的状态监测及通过信号分析方式进行道岔位置判定仍然是一个空白。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种带有直流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒，它可以解决对影响表示电路工作质量的如电阻、电容、二极管、电缆线路等要素的状态监测及通过信号分析方式进行道岔位置判定仍然是一个空白的问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用的一个技术方案是：这种带有直流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒，有一个电阻回路和一个电容回路，所述电阻回路中有一个电阻，所述电阻的一端穿过第一电流传感器与第一端子连接，所述电阻的另一端与第二端子连接，所述电容回路中有一个电容，所述电容的一端穿过第二电流传感器与第三端子连接，所述电容的另一端与外部的第四端子连接，所述第一电流传感器和所述第二电流传感器的信号分别输送到第一信号调理单元和第二信号调理单元，所述信号经所述第一信号调理单元和所述第二信号调理单元调理后分别通过第一A/D转换单元及第二A/D转换单元传输到微处理单元。

上述技术方案中，更为具体的方案还可以是：所述电阻回路有两个，分别为第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻的一端并联后与第五端子连接，所述第一电阻和第二电阻的另一端分别穿过第一电流传感器及第三电流传感器并联后与第六端子连接。

更进一步：所述第一电流传感器和所述第二电流传感器及第三电流传感器为电流互感器或霍尔电流传感器的任一种。

进一步：所述微处理单元还连接有显示单元、通信模块和报警单元。

由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果是：由于本实用新型设有电流传感器，所以本实用新型可以对表示电路中的电流进行监测，通过对电路中的电流进行监测对影响表示电路中容易发生劣化的元件如电阻、电容进行判别，对影响工作质量的要素如电阻、电容、二极管、电缆线路等的状态监测并通过信号分析方式进行道岔位置故障的判定，从而实现了道岔表示电路故障定位，方便快速处理故障恢复设备的正常使用，减少故障延时。实现道岔表示电路相关器件由故障修、定期轮修改为状态修，提高设备的可用性、可靠性，减少人力物力浪费，提高劳动生产效率，减轻维护人员的安全压力，提高铁路运输效率，保证行车安全。

附图说明

图1是实施例1的电路原理示意图。

图2是实施例2的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详述：

实施例1

图1所示的带有直流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒，有一个电阻回路和一个电容回路，电阻回路中有一个电阻R，电阻R的一端穿过第一电流传感器通过第一端子与二极管的阳极连接，电容回路中有一个电容C，电容C的一端穿过第二电流传感器通过第二端子分别与继电器DBJ和变压器DB1次级的一端连接，电容C的另一端通过第三端子与继电器DBJ的另一端连接，电阻R的另一端通过第四端子与变压器DB1次级的另一端连接，第一电流传感器H10和第二电流传感器H20的信号分别输送到第一信号调理单元S11和第二信号调理单元S12，信号经第一信号调理单元S11和第二信号调理单元S12调理后分别通过第一A/D转换单元S13及第二A/D转换单元S14传输到微处理单元S15。微处理单元S15还连接有显示单元S16、通信模块S17和报警单元S18。本实施例中，第一电流传感器H10和第二电流传感器H20为电流互感器或霍尔电流传感器的任一种。

每一电流传感器单元H10和第二电流传感器H20的作用是以隔离的方式把铁路信号设备阻容盒中的电阻和电容电流变换成电压信号；第一信号调理单元S11和第二信号调理单元S12的作用是对第一电流传感器单元S10和第二电流传感器H20输出的信号进行放大、滤波、线性化补偿、保护等；第一A/D转换单元S13和第二A/D转换单元S14的作用是对第一信号调理单元S11和第二信号调理单元S12输出的信号进行A/D转换；微处理器单元S15的作用是通过对电流采样数据进行数字滤波、正负半周信号分析、频谱分析来判定表示电路工作状态,并将判定结果状态于显示单元S16进行显示、于报警单元S18进行报警控制、于通信模块S17进行信息发送；显示单元S16的作用是显示表示电路工作各个状态，该状态包括了表示电路正常、表示电路劣化、表示电路开路、二极管或电缆短路、二极管开路、电容短路或开路、道岔四开或转换、道岔定位和道岔反位；通信模块S17的作用是将微处理器单元S15处理判定出的表示电路工作各个状态与外部设备进行通信；报警单元S18的作用是输出设备报警声音和开关量；电源单元S19的作用是电源供给和电源变换、为阻容盒提供稳定的电源。

如图1所示，图中直流道岔表示电路的构成其实就是一个半波整流电路，变压器DB1实现隔离变压功能，把AC220V50Hz降到AC110V50Hz；电阻R起到限流功能；二极管Z起到半波整流功能；电容C起到整流后滤波功能；继电器DBJ表示是负载，起到表示状态输出功能；由于二极管Z具有单向导通特性，使得流经电阻R的电流只有正半周，当变压器DB1输出波形为正半周时，电流依次流过电阻R、二极管Z，然后分别流过继电器DBJ以提供能量给电容C充电，当变压器DB1输出波形为负半周时，由于二极管Z的反向截止作用，使得变压器DB1的电流无法输出，这时继电器DBJ的能量就由电容C通过以放电的形式进行供给，这样保证了继电器DBJ可靠吸合。下面通过具体理论计算分析，对直流道岔表示电路工作各个状态进行判定：

（1）道岔表示电路正常与劣化的判定：变压器DB1的输入为220V，输出为110V，电阻R的阻值为750欧姆，继电器DBJ的型号为JPXC-1000，其电阻值为1000欧姆，电容C的容值为4uF。根据欧姆定律：电流=电压/电阻，即流经电阻R的电流公式为：I=U/(R+继电器电阻并电容C)/2，这里先计算容抗，根据电容容抗公式Rc=1/2πfC，得电容C容抗值： 1/2πfC=1/(2×3.14×50×0.000004) ≈796欧姆，再计算继电器电阻并电容C阻值，根据电阻并联公式r=r1×r2/(r1+r2)，计算得继电器电阻并电容C 的阻值=1000×796/（1000+796）≈443欧姆，把以上计算所得数值带入流经电阻R的电流公式，得流经电阻R的电流=U/(R+继电器电阻并电容C)/2=110/(750+443)/2≈0.046A。通过第一电流传感器单元H10把流经电阻R的电流转换成电压信号，再经信号调理单元进行放大、滤波、线性化补偿、保护等，再经A/D转换单元进行A/D转换，微处理器单元S15对采集数据进行有效值计算，计算出流经电阻R的电流值，当测量电流值大于等于0.046A×80%时判定道岔表示电路正常，当测量电流小于0.046A×80%时判定道岔表示电路劣化。在实际应用中，由于电容比较容易出现劣化，即电容容量变小，根据电容C的容抗1/2πfC公式，当电容容量变小时，容抗会变大，从而会导致流经电阻R的电流变小。

（2）道岔表示电路开路的判定：根据上述（1）的描述，当第一电流传感器单元H10测出电流为0A时判定道岔表示电路开路。在实际应用中，由于道岔在转换过程中表示电路是处于开路状态的，同时道岔转换时长也不应超过30秒，因此在这里规定当连续检30秒以上检测到0A电流才判定是道岔表示电路开路。

（3）道岔表示电路二极管或电缆短路的判定：当二极管Z被击穿短路或电缆短路时，电流就会以全波形式流经电阻R，通过第一电流传感器单元H10把流经电阻R的电流转换成电压信号，经信号调理单元进行放大、滤波、线性化补偿、保护等，再经A/D转换单元进行A/D转换，微处理器单元S15对采集数据进行有效值计算，根据上述（1）的描述，这时的电流有效值等于正负半周电流之和，由于负半周与正半周相等，即流经电阻R的电流=0.046A×2=0.092A，再对采集数据进行频谱分析并计算针对50Hz的信噪比，当电流测得大于等于0.092A×80%=0.0736A、信噪比大于0dB时判定道岔表示电路二极管或电缆短路。

（4）道岔表示电路电容短路或开路的判定：根据上述（1）的描述，当通过第一电流传感器单元H10测得流经电阻R的电流值等于通过第二电流传感器单元H20测得流经电容C的电流值时，判定电容C已经短路；当流经电阻R的电流值大于0A、而流经电容C的电流值为0A时，判定电容开路。

（5）道岔表示电路道岔位置的判定：道岔所处的位置共有三种情况，即定位、反位、四开，当道岔从定位变到反位或从反位变到定位，二极管Z的极性是经过外部节点进行交替转换的。根据上述（1）的描述，微处理器单元S15通过对采集到的电流数据进行极性判断，当流经电阻R的电流只有正半周时，判定道岔在定位，反之在反位。如果连续30秒以上电流为0A时，判定道岔四开。

实施例2

图2所示的带有直流道岔表示电路工作状态监测的阻容盒，有二个电阻回路和一个电容回路，电阻回路中有两个电阻分别为第一电阻R1和第二电阻R2，电容回路中有一个电容C，第一电阻R1和第二电阻R2的一端并联后通过第五端子与变压器DB1的次级的一端连接，第一电阻R1和第二电阻R2的另一端分别穿过第一电流传感器H10及第三电流传感器H11后并联通过第六端子与二极管Z的阳极连接。电容C的一端穿过第二电流传感器H20通过第二端子分别与继电器DBJ一端和变压器DB1次级的另一端连接，第一电流传感器H10和第二电流传感器H20的信号分别输送到第一信号调理单元S11和第二信号调理单元S12，信号经第一信号调理单元S11和第二信号调理单元S12调理后分别通过第一A/D转换单元S13及第二A/D转换单元S14传输到微处理单元S15。微处理单元S15还连接有显示单元S16、通信模块S17和报警单元S18。本实施例中，第一电流传感器H10和第二电流传感器H20为电流互感器或霍尔电流传感器的任一种。微处理单元S15还连接有显示单元S16、通信模块S17和报警单元S18。本实施例中，所述第一电流传感器H10、第二电流传感器H20和第三电流传感器H11为电流互感器或霍尔电流传感器的任一种。

实施例2的工作原理与实施例1的工作原理基本一样，只是实施例2中用了两个阻值相等的电阻R1、R2来代替图1中的电阻R，其目的是为了提高设备的可靠性、安全性。

图2中采用第一电阻R1、第二电阻R2，分别通过第一电流传感器单元H10、第二电流传感器单元H20检测是否有电流来判定第一电阻R1、第二电阻R2是否有故障，当第一电流传感器单元H10测得电流为0时表明第一电阻R1有故障，当第二电流传感器单元H20测得电流为0时表明第二电阻R2有故障。