转辙机的状态检测设备和状态检测方法与流程

1.本发明涉及转辙机控制领域，尤指一种转辙机的状态检测设备和状态检测方法。


背景技术：

2.传统的计算机联锁系统道岔断相保护电路由电流互感器、整流滤波装置和重力继电器组成。转辙机的三相电源输入端串接有继电器的触点，继电器的线圈受三相电源状态的控制。三相电源状态正常为转辙机供电，则继电器线圈持续得电。当三相电源的任意一相或多相发生断相，继电器的线圈就会失电，从而继电器的触点切断转辙机的三相电源。然而在现有的转辙机的状态检测设备中，电路的电流互感器、重力型继电器体积大；采用的滤波装置耐压要求高、互感器容易饱和。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种转辙机的状态检测设备，构件体积小，并且能够避免传统的计算机联锁系统道岔断相保护电路中的滤波装置耐压要求高、互感器容易饱和的缺陷。
4.为了达到本发明目的，本发明实施例提供了一种转辙机的状态检测设备，包括断相状态检测电路、控制电路、第一继电开关以及第二继电开关；其中，
5.断相状态检测电路用于接入三相输入电源，检测三相输入电源的状态，并输出三相输入电源；
6.控制电路用于使能第一继电开关，从断相状态检测电路采集三相输入电源的状态，并且在根据所采集的状态判断三相输入电源存在断相故障的时候，停止使能第一继电开关；
7.第一继电开关用于从断相状态检测电路接入三相输入电源，并且在被使能时，向第二继电开关输出三相输入电源中两相的交流电源信号，以控制两相交流电源信号的开启顺序；
8.第二继电开关用于将从第一继电开关输入的两相交流电源信号输出给转辙机。在一个特定实施例中，第一继电开关包括三个输入端，以及第一输出端、第二输出端和第三输出端；其中，三个输入端分别连接断相状态检测电路输出的三相输入电源；第一输出端和第二输出端分别向第二继电开关所输出第一相信号和第二相信号；
9.第二继电开关包括第一常闭继电开关、第二常闭继电开关、第一常开继电开关、第二常开继电开关，其中，第一常开继电开关和第二常开继电开关各有一输出端分别连接到转辙机中第一锁闭器组的两组开关的输入端，第一常开继电开关和第二常开继电开关各有一输入端分别接入第一相信号和第二相信号；第一常闭继电开关和第二常闭继电开关各有一输出端分别连接到转辙机中第二锁闭器组的第一输入触点和第二输入触点，第一常闭继电开关和第二常闭继电开关各有一输入端分别接入第一相信号和第二相信号；
10.其中，第一锁闭器组和第二锁闭器组各有一个继电开关的输出端连接转辙机的第
一线圈，并且第一锁闭器组和第二锁闭器组各有另一个继电开关的输出端连接转辙机的第二线圈；
11.第一继电开关的第三输出端连接到转辙机的第三线圈。
12.在一个特定实施例中，断相状态检测电路包括三个并联的二极管，三相输入电源中的每一相输入电源分别连接于三个二极管中的对应的二极管的正极，三个二极管的负极相连；断相状态检测电路还包括在三个并联的二极管的负极与零线之间串联的第一隔离光耦以及第二隔离光耦；其中，第一隔离光耦连接于控制电路的输出端，以接收控制电路的控制信号；第二隔离光耦连接于控制电路的输入端，控制电路通过其输入端采集三相输入电源的状态。。
13.在一个特定实施例中，断相状态检测电路包括三组二极管，与三相输入电源一一对应，其中每一组二极管包括同向设置的第一二极管和第二二极管，三相输入电源中的每一相输入电源分别连接于对应的一组二极管中的第一二极管的正极和第二二极管的负极之间，并且三组二极管中的第一二极管的负极相连，三组二极管中的第二二极管的正极相连；断相状态检测电路还包括串联于三组二极管中的第一二极管的负极和第二二极管的正极之间的第一隔离光耦以及第二隔离光耦；其中，第一隔离光耦连接于控制电路的输出端，以接收控制电路的控制信号；第二隔离光耦连接于控制电路中的输入端，控制电路通过输入端采集三相输入电源的状态。。
14.在一个特定实施例中，控制电路根据所采集的状态判断三相输入电源存在断相故障，包括：当控制电路采集到的信号为周期性的脉冲信号，并且脉冲信号的占空比在预定的第一区间内时，确定三相输入电源中的一相断相。
15.在一个特定实施例中，控制电路根据所采集的状态判断三相输入电源存在断相故障，包括：当控制电路采集到的信号持续为高电平时，确定三相输入电源中的两相断相。
16.在一个特定实施例中，控制电路根据所采集的状态判断三相输入电源存在断相故障，包括：当控制电路采集到的信号为周期性的脉冲信号，并且脉冲信号的占空比在预定的第二区间内时，确定三相输入电源中的两相断相且混入零线信号。
17.在一个特定实施例中，第一继电开关向第二继电开关输出三相输入电源中两相的交流电源信号，以控制两相交流电源信号的开启顺序。
18.为了达到本发明目的，本发明实施例提供了一种转辙机的状态检测方法，应用于转辙机的状态检测设备，状态检测设备包括断相状态检测电路、控制电路、第一继电开关以及第二继电开关，该状态检测方法包括：
19.状态检测设备检测三相输入电源的状态，并输出三相输入电源；
20.控制电路根据从断相状态检测电路采集三相输入电源的状态判断三相输入电源存在断相故障的时候，停止使能第一继电开关；
21.第一继电开关在被使能时，向第二继电开关输出三相输入电源中两相的交流电源信号；
22.第二继电开关将从第一继电开关输入的两相交流电源信号输出给转辙机。
23.在一个特定实施例中，控制电路根据从断相状态检测电路采集三相输入电源的状态判断三相输入电源存在断相故障的步骤包括：
24.当控制电路采集到的信号为周期性的脉冲信号，并且脉冲信号的占空比在预定的
第一区间内时，确定三相输入电源中的一相断相；
25.当控制电路采集到的信号持续为高电平时，确定三相输入电源中的两相断相；以及
26.当控制电路采集到的信号为周期性的脉冲信号，并且脉冲信号的占空比在第二区间内时，确定三相输入电源中的两相断相且混入零线信号。
27.根据上述方案，转辙机的状态检测设备中的控制电路、第一继电开关以及第二继电开关可以控制转辙机的线圈的供电。转辙机的状态检测设备不必使用传统的计算机联锁系统道岔断相保护电路的电流互感器、重力型继电器，因此体积缩小，并且避免了传统的计算机联锁系统道岔断相保护电路中的滤波装置耐压要求高、互感器容易饱和的缺陷。
28.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
29.附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
30.图1为本发明实施例提供的转辙机的状态检测设备的电路图；
31.图2示出本发明实施例提供的转辙机的状态检测设备中的断相状态检测电路为半波整流电路时的电路图；
32.图3示出本发明实施例提供的转辙机的状态检测设备中的断相状态检测电路为半波整流电路时在三相输入正常时的断相状态检测电路输入电源信号、整流信号、控制电路的控制信号以及状态采集信号；
33.图4示出本发明实施例提供的转辙机的状态检测设备中的断相状态检测电路为全波整流电路时的电路图；
34.图5示出本发明实施例提供的转辙机的状态检测设备中的断相状态检测电路为全波整流电路时在三相输入正常时的断相状态检测电路输入电源信号、整流信号、控制电路的控制信号以及状态采集信号；
35.图6示出本发明实施例提供的转辙机的状态检测设备中的断相状态检测电路为半波整流电路时在缺失一相信号时的断相状态检测电路输入电源信号、整流信号、控制电路的控制信号以及状态采集信号；
36.图7示出本发明实施例提供的转辙机的状态检测设备中的断相状态检测电路为全波整流电路时在缺失一相信号时的断相状态检测电路输入电源信号、整流信号、控制电路的控制信号以及状态采集信号；
37.图8示出本发明实施例提供的转辙机的状态检测设备中的断相状态检测电路为半波整流电路时在缺失两相信号时的断相状态检测电路输入电源信号、整流信号、控制电路的控制信号以及状态采集信号；
38.图9示出本发明实施例提供的转辙机的状态检测设备中的断相状态检测电路为全波整流电路时在缺失两相输入信号时的断相状态检测电路输入电源信号、整流信号、控制电路的控制信号以及状态采集信号；
39.图10示出本发明实施例提供的转辙机的状态检测设备中的断相状态检测电路在三相输入电源中缺两相输入信号且零线信号串入输入端线路时的断相状态检测电路输入电源信号、整流信号、控制电路的控制信号以及状态采集信号；
40.图11示出本发明实施例提供的转辙机的状态检测方法的流程图。
具体实施方式
41.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
42.在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
43.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种转辙机的状态检测设备，如图1所示，转辙机的状态检测设备包括断相状态检测电路100、控制电路200、第一继电开关300以及第二继电开关400。
44.断相状态检测电路100用于接入三相输入电源(380vac-a、380vac-b以及380vac-c)，检测三相输入电源的状态，并且向第一继电开关300输出三相输入电源。
45.控制电路200用于使能第一继电开关300，从断相状态检测电路100采集三相输入电源的状态，并且在根据所采集的状态判断三相输入电源存在断相故障的时候，停止使能第一继电开关300。
46.第一继电开关300用于从断相状态检测电路100接入三相输入电源，并且在被使能时，向第二继电开关400输出三相输入电源中两相的交流电源信号，以控制两相交流电源信号的开启顺序。
47.第二继电开关400用于将从第一继电开关300输入的两相交流电源信号输出给转辙机500。
48.根据上述方案，控制电路200从断相状态检测电路100采集三相输入电源的状态，并且在从断相状态检测电路100检测到断相故障的时候控制第一继电开关300的状态；第一继电开关300从断相状态检测电路100接入三相输入电源，并且根据从控制电路200接收的控制信号，第二继电开关400输出三相输入电源中两相的交流电源信号，以控制转辙机500的第一线圈510和第二线圈520的供电；第一继电开关300还可以控制转辙机500的第三线圈530的供电。因此，控制电路200、第一继电开关300以及第二继电开关400可以控制转辙机的线圈的供电。转辙机的状态检测设备不必使用传统的计算机联锁系统道岔断相保护电路的电流互感器、重力型继电器，因此体积缩小，并且避免了传统的计算机联锁系统道岔断相保护电路中的滤波装置耐压要求高、互感器容易饱和的缺陷。
49.在一个特定的实施例中，第一继电开关300包括三个输入端，以及第一输出端、第二输出端和第三输出端；即第一继电开关300包括三个继电开关1-a、1-b和1-c，继电开关1-c具有第一输入端和第一输出端；继电开关1-b具有第二输入端和第二输出端；继电开关1-a具有第三输入端和第三输出端。其中，三个输入端分别连接断相状态检测电路100输出的三相输入电源；第一输出端和第二输出端分别向第二继电开关400输出第一相信号和第二相
信号。
50.第二继电开关400包括第一常闭继电开关2-1、第二常闭继电开关2-3、第一常开继电开关2-2和第二常开继电开关2-4，其中，第一常开继电开关2-2和第二常开继电开关2-4各有一输出端分别连接到转辙机500中第一锁闭器组的两组开关540-1和540-2的输入端x3和x4，第一常开继电开关2-2和第二常开继电开关2-4各有另一端分别接入第一相信号和第二相信号；第一常闭继电开关2-1和第二常闭继电开关2-3各有一输出端分别连接到转辙机500中第二锁闭器组的两组开关550-1和550-2的第一输入触点x5和第二输入触点x2，第一常闭继电开关2-1和第二常闭继电开关2-3各有一输入端分别接入第一相信号和第二相信号。
51.第一锁闭器组和第二锁闭器组各有一个继电开关的输出端连接转辙机500的第一线圈510，并且第一锁闭器组和第二锁闭器组各有另一个继电开关的输出端连接转辙机500的第二线圈520。
52.第一继电开关的第三输出端1-a连接到转辙机500的第三线圈530。
53.在一个特定实施例中，如图2所示，断相状态检测电路100包括三个并联的二极管101、103和105，三相输入电源中的每一相输入电源连接于三个二极管中的对应的二极管的正极，三个二极管的负极相连，从而形成了三相半波整流电路；断相状态检测电路100还包括在三个并联的二极管的负极与零线n之间串联的第一隔离光耦107以及第二隔离光耦109；其中，第一隔离光耦107连接于控制电路200的输出端，以接收控制电路200的控制信号；第二隔离光耦109连接于控制电路200的输入端，控制电路200通过其输入端采集三相输入电源的状态。此外，在三相电源与二极管101、103和105的正极之间分别串联接入限流电阻r1、r2和r3，在二极管101、103和105的负极与第一隔离光耦107之间串联接入分压电阻r4，断相状态检测电路100还包括与第二隔离光耦109并联的阈值电阻r5，在第二隔离光耦109与零线n之间的限流电阻r8，在控制电路200与第一隔离光耦107之间的限流电阻r6以及在控制电路200的cpu 202供电电源cpu-vcc与控制电路200的cpu202之间的限流电阻r7。
54.如图3所示，图3示出了上述三相半波整流电路在运行时，由控制电路200的cpu 202三相输入电源经二极管101、103和105整流后的电平波形。
55.在一个特定实施例中，如图4所示，断相状态检测电路100包括三组二极管121、124以及127，其中第一组二极管121包括两个同向设置的第一二极管122和第二二极管123，第二组二极管124包括两个同向设置的第一二极管125和第二二极管126，第三组二极管127包括两个同向设置的第一二极管128和第二二极管129。三组二极管121、124以及127与三相输入电源一一对应，三相输入电源中的每一相输入电源连接于对应的一组二极管中的两个二极管之间，例如，如图4所示，一相输入电源380vac-a连接于对应的一组二极管121中的第一二极管122的正极和第二二极管123的负极之间。并且三组二极管中的第一二极管的负极相连，三组二极管中的第二二极管的正极相连。具体来说，断相状态检测电路100还包括串联于三组二极管中的第一二极管的负极和第二二极管的正极之间第一隔离光耦107以及第二隔离光耦109；其中，第一隔离光耦107连接于控制电路200的输出端，以接收控制电路200的控制信号；第二隔离光耦109连接于控制电路200的输入端，控制电路200通过输入端采集三相输入电源的状态。在第一二极管122、125和128的负极与第一隔离光耦107之间串联接入分压电阻r4，断相状态检测电路100还包括与第二隔离光耦109并联的阈值电阻r5，在控制
电路200与第一隔离光耦107之间的限流电阻r6以及在控制电路200的cpu 202供电电源cpu-vcc与控制电路200的cpu 202之间的限流电阻r7。上述电路在三相输入电源正常时的断相状态检测电路输入电源信号、整流信号以及状态采集信号如图5所示。
56.如图5所示，三相输入电源输入至断相状态检测电路100，三相输入电源中任意时刻电平信号最高的一相通过其串接的限流电阻r1、r2或r3流到整流二极管122、125或128，然后流到分压电阻r4以及阈值电阻r5，当阈值电压到达隔离光耦109导通条件，则信号同时经过阈值电阻r5和隔离光耦109流到整流二极管123、123或129中电平信号最低的一相通过其串接的限流电阻r1、r2、r3返回到电源端口380vac_a、380vac_b、380vac_c处。在这个过程中，当阈值电压达到隔离光耦109的导通条件，则隔离光耦109副边导通，控制电路200的cpu 202采集状态置低。
57.在一个特定实施例中，当控制电路采集到的信号为周期性的脉冲信号，并且脉冲信号的占空比在预定的第一区间内时，确定三相输入电源中的一相断相。
58.以断相状态检测电路100包括半波整流电路为例，如图6所示，图6中最上方示出输入电源，其中缺失380vac-b相电源，二极管整流后的波形因缺失380vac-b相电源，所以有部分区段跌落到0，控制电路200的cpu 202采集状态在整流波形跌落处为高电平，高电平的持续时间小于10毫秒(ms)，脉冲周期为50hz。
59.以断相状态检测电路100包括全波整流电路为例，如图7所示，图7中最上方示出输入信号，其中380vac_b电源信号没有接入到断相状态检测电路中，380vac_a、380vac_c两相两相电源中任意时刻电平信号最高的一相通过其串接的限流电阻r1、r3流到第一整流二极管121或127，然后流到分压电阻r4以及阈值电阻r5，当阈值电压到达隔离光耦导通条件，则相电源信号同时经过阈值电阻r5和隔离光耦109流到整流二极管123和129中电平信号最低的一相通过其串接的限流电阻r1、r3返回到电源端口380vac_a、380vac_c处。在这个过程中，当阈值电压达到隔离光耦t1的导通条件，则隔离光耦副边导通，cpu采集状态置低。否则cpu采集状态上拉置高电平。图7仅为示意断相380vac_b信号，断相380vac_a和380vac_c其原理和图7所示逻辑相同。
60.在一个特定的实施例中，脉冲的周期是20毫秒，所以在缺一相的时候脉冲信号的占空比所在的预定的第一区间可以预定为20％-30％，也就是在25％附近。
61.在一个特定实施例中，当控制电路采集到的信号持续为高电平时，确定三相输入电源中的两相断相。
62.以断相状态检测电路100包括半波整流电路为例，如图8所示，图8中最上方示出输入电源，其中缺失380vac-b相和380vac-c相电源(可任意缺失两相电源，图8以缺失380vac-b相和380vac-c相电源进行例举)。在缺失输入电源输入的位置，整流波形区段跌落到0，控制电路200的cpu 202采集状态在整流波形区段跌落时为高电平，高电平的持续时间小于10ms，脉冲周期50hz。
63.以断相状态检测电路100包括全波整流电路为例，三相输入电源中的任意一相信号是相对于其他两相信号来讲的，如果缺失两相信号，剩下的一相信号没有参考源，且信号也无法构成回路，如图9中，电源输入信号380vac_b、380vac_c电源信号没有接入到断相状态检测电路中，380vac_a信号的正向信号通过其串接的限流电阻r1流到整流二极管122，然后流到分压电阻r4、阈值电阻r5和隔离光耦109截止，信号无法回流回电源端口，所以整流
信号的值应为“0”，在这个过程中，隔离光耦109一直无法导通，控制电路200的cpu 202采集状态持续置高。图9仅为示意断相380vac_b、380vac_c信号，缺任意两相电源输入信号和图9所示逻辑相同。
64.在一个特定实施例中，当控制电路采集到的信号为周期性的脉冲信号，并且脉冲信号的占空比在第二区间内时，确定三相输入电源中的两相断相且混入零线信号。
65.三相输入信号任意一相信号是相对于其他两相信号来讲的，如果缺失两相信号，剩下的一相信号没有参考源，且信号也无法构成回路，但是若零线信号串入输入线路，则线路就可以构成回路。以断相状态检测电路100包括全波整流电路为例，如图10所示，图10中三相输入电源信号380vac_b、380vac_c电源信号没有接入到断相状态检测电路中，但是零线信号串入了380vac_b、380vac_c任意一相端口处，则380vac_a的正向信号通过其串接的限流电阻r1流到整流二极管122、分压电阻r4以及阈值电阻r5，当阈值电压到达隔离光耦导通条件，则信号同时经过阈值电阻r5和隔离光耦t1流到整流二极管126和129中电平信号最低的一相通过其串接的限流电阻r2、r3返回到输入电源端口处。需要说明的是，第二隔离光耦109的导通性受到第一隔离光耦107的信号控制，只有第一隔离光耦107信号导通了，第二隔离光耦109信号才具备导通条件。在这个过程中，当第一隔离光耦107信号导通了，同时阈值电压达到第二隔离光耦109的导通条件，则隔离光耦副边导通，控制电路200的cpu 202采集状态置低。否则控制电路200的cpu202采集状态上拉置高电平。图10仅为示意断相380vac_b、380vac_c信号。缺任意两相输入信号且零线信号串入输入端线路和图10所示逻辑相同。且任意一相信号和零线信号构成的回路其电源电压为线电压，额定有效值为220vac。
66.在一个特定的实施例中，脉冲的周期是20毫秒，所以在缺任意两相输入信号且零线信号串入输入端线路的时候脉冲信号的占空比所在的第二区间可以预定为40％-50％。
67.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种转辙机的状态检测方法，应用于转辙机的状态检测设备，状态检测设备包括断相状态检测电路、控制电路、第一继电开关以及第二继电开关，如图11所示，该状态检测方法包括步骤s101-步骤s107。
68.步骤s101，状态检测设备检测三相输入电源的状态，并输出三相输入电源。
69.步骤s103，控制电路根据从断相状态检测电路采集三相输入电源的状态判断三相输入电源存在断相故障的时候，停止使能第一继电开关。
70.步骤s105，第一继电开关在被使能时，向第二继电开关输出三相输入电源中两相的交流电源信号。
71.步骤s107，第二继电开关将从第一继电开关输入的两相交流电源信号输出给转辙机。
72.在一个实施例中，步骤s103中的控制电路根据从断相状态检测电路采集三相输入电源的状态判断三相输入电源存在断相故障的步骤包括：
73.当控制电路采集到的信号为周期性的脉冲信号，并且脉冲信号的占空比在预定的第一区间内时，确定三相输入电源中的一相断相；
74.当控制电路采集到的信号持续为高电平时，确定三相输入电源中的两相断相；以及
75.当控制电路采集到的信号为周期性的脉冲信号，并且脉冲信号的占空比在第二区
间内时，确定三相输入电源中的两相断相且混入零线信号。
76.虽然本发明所揭露的实施方式如上，但上述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。