一种轨道电路系统、轨道电路的状态监测电路 |
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| 申请号 | CN202211286621.1 | 申请日 | 2022-10-20 | 公开(公告)号 | CN117917576A | 公开(公告)日 | 2024-04-23 |
| 申请人 | 北京铁路信号有限公司; | 发明人 | 温术来; 张磊; 于树永; 宋雅静; 白小娟; 王家硕; 蔡雨阳; 谢隆; | ||||
| 摘要 | 本 申请 公开了一种轨道 电路 系统、轨道电路的状态监测电路，该电路第一 信号 采集单元、第二信号采集单元，以及分别与第一信号采集单元和第二信号采集单元均相连的处理单元；第一信号采集单元用于对轨道电路中发送匹配 变压器 与接收 匹配变压器 之间的差异 电压 进行采集，得到匹配差异信号；第二信号采集单元用于对轨道电路中发送防雷变压器与接收防雷变压器之间的差异电压进行采集，得到防雷差异信号；处理单元用于根据匹配差异信号与防雷差异信号之间的平衡度，确定出轨道电路的当前状态，即本案可以通过监测轨道电路传输通道的平衡度，有效实现轨道电路的故障检查，解决了现有方案容易受到关键电气参数 采样 精度 制约，导致状态监测准确度低的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种轨道电路的状态监测电路，其特征在于，包括：第一信号采集单元、第二信号采集单元，以及分别与所述第一信号采集单元和所述第二信号采集单元均相连的处理单元； |
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| 说明书全文 | 一种轨道电路系统、轨道电路的状态监测电路技术领域[0001] 本申请涉及状态检测技术领域，特别涉及一种轨道电路系统、轨道电路的状态监测电路。 背景技术[0003] 目前，主要通过对轨道电路系统中关键节点电压及电流等关键电气参数进行监测，从而确定出轨道电路的当前状态。虽然此类监测方案直观，但是相对来说较为单一，并且容易受到关键电气参数采样精度制约，监测准确度低。发明内容 [0004] 基于上述现有技术的不足，本申请提供了一种轨道电路系统、轨道电路的状态监测电路，以解决现有方案容易受到关键电气参数采样精度制约，导致状态监测准确度低的问题。 [0005] 为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案： [0008] 所述第二信号采集单元用于对所述轨道电路中发送防雷变压器与接收防雷变压器之间的差异电压进行采集，得到防雷差异信号，并将所述防雷差异信号输出至所述处理单元； [0009] 所述处理单元用于根据所述匹配差异信号与所述防雷差异信号之间的平衡度，确定出所述轨道电路的当前状态。 [0010] 可选地，在上述的轨道电路的状态监测电路中，所述第一信号采集单元，包括：第一变压器、第一电容、第二电容、第一电感； [0011] 其中，所述第一变压器的初级线圈的一端与所述第一电容的一端相连，连接点作为所述第一信号采集单元的第一输入端，连接至所述接收匹配变压器的中性点；所述第一变压器的初级线圈的另一端与所述第一电容器的另一端相连，连接点作为所述第一信号采集单元的第二输出端，连接至所述发送匹配变压器的中性点； [0012] 所述第一变压器的次级线圈的一端通过所述第一电感连接至所述第二电容的一端，所述第一变压器的次级线圈的另一端和所述第二电容的另一端作为所述第一信号采集单元的输出端，输出所述匹配差异信号。 [0013] 可选地，在上述的轨道电路的状态监测电路中，所述第一信号采集单元，还包括：第三电容； [0014] 其中，所述第三电容的一端连接至所述第一变压器的次级线圈的中性点，所述第三电容的另一端接地。 [0015] 可选地，在上述的轨道电路的状态监测电路中，所述第一变压器为升压变压器。 [0016] 可选地，在上述的轨道电路的状态监测电路中，第二信号采集单元，包括：第二变压器、第四电容、第五电容、第二电感； [0017] 其中，所述第二变压器的初级线圈的一端与所述第四电容的一端相连，连接点作为所述第二信号采集单元的第一输入端，连接至所述接收防雷变压器的中性点；所述第二变压器的初级线圈的另一端与所述第四电容器的另一端相连，连接点作为所述第二信号采集单元的第二输出端，连接至所述发送防雷变压器的中性点； [0018] 所述第二变压器的次级线圈的一端通过所述第二电感连接至所述第五电容的一端，所述第二变压器的次级线圈的另一端和所述第五电容的另一端作为所述第二信号采集单元的输出端，输出所述防雷差异信号。 [0019] 可选地，在上述的轨道电路的状态监测电路中，所述第二信号采集单元，还包括：第六电容； [0020] 其中，所述第六电容的一端连接至所述第二变压器的次级线圈的中性点，所述第六电容的另一端接地。 [0021] 可选地，在上述的轨道电路的状态监测电路中，所述第二变压器为升压变压器。 [0022] 可选地，在上述的轨道电路的状态监测电路中，所述处理单元，包括：比较单元以及数量分别为至少一个的第一正反码处理单元、第二正反码处理单元及供电单元； [0023] 其中，所述供电单元用于为所述第一正反码处理单元和所述第二正反码处理单元供电； [0024] 所述第一正反码处理单元用于对所述匹配差异信号进行正反码处理，得到匹配差异处理信号； [0025] 所述第二正反码处理单元用于对所述防雷差异信号进行正反码处理，得到防雷差异处理信号； [0026] 所述比较单元用于将所述匹配差异处理信号与所述防雷差异处理信号进行比较，得到所述轨道电路的当前状态。 [0027] 可选地，在上述的轨道电路的状态监测电路中，所述第一正反码单元和所述第二正反码单元的个数均为2。 [0028] 本申请第二方面提供了一种轨道电路系统，包括：轨道电路以及如第一方面公开的任一项所述的轨道电路的状态监测电路；其中： [0029] 所述轨道电路包括：位于接收侧的接收匹配变压器、接收传输电缆、接收防雷变压器、接收单元，以及位于发送侧的发送匹配变压器、发送传输电缆、发送防雷变压器、发送单元；所述接收匹配变压器的初级线圈和所述发送匹配变压器的初级线圈的两端分别连接至对应钢轨；所述接收匹配变压器的次级线圈依次通过所述传输电缆和所述接收防雷变压器连接至所述接收单元；所述发送匹配变压器的次级线圈依次通过所述发送传输电缆和所述发送防雷变压器连接至所述发送单元。 [0030] 本申请提供了一种轨道电路的状态监测电路，包括：第一信号采集单元、第二信号采集单元，以及分别与第一信号采集单元和第二信号采集单元均相连的处理单元；其中，第一信号采集单元用于对轨道电路中发送匹配变压器与接收匹配变压器之间的差异电压进行采集，得到匹配差异信号，并将匹配差异信号输出至处理单元；第二信号采集单元用于对轨道电路中发送防雷变压器与接收防雷变压器之间的差异电压进行采集，得到防雷差异信号，并将防雷差异信号输出至处理单元；处理单元用于根据匹配差异信号与防雷差异信号之间的平衡度，确定出轨道电路的当前状态，也即，本申请可以通过监测轨道电路传输通道的平衡度，有效实现轨道电路的故障检查，解决了现有方案容易受到关键电气参数采样精度制约，导致状态监测准确度低的问题。附图说明 [0031] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。 [0032] 图1为本申请实施例提供的一种轨道电路的状态监测电路的结构示意图； [0033] 图2至图5为本申请实施例提供的四种轨道电路的状态监测电路的具体结构示意图。 具体实施方式[0034] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 [0035] 在本申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0036] 本申请实施例提供了一种轨道电路的状态监测电路，以解决现有方案容易受到关键电气参数采样精度制约，导致状态监测准确度低的问题。 [0037] 请参见图1，该轨道电路的状态监测电路主要包括：第一信号采集单元(图中的101)、第二信号采集单元(图中的102)，以及分别与第一信号采集单元(图中的101)和第二信号采集单元(图中的102)均相连的处理单元(图中的103)。其中： [0038] 第一信号采集单元用于对轨道电路中发送匹配变压器与接收匹配变压器之间的差异电压进行采集，得到匹配差异信号，并将匹配差异信号输出至所述处理单元。 [0039] 实际应用中，如图2所示，该第一信号采集单元可以包括：第一变压器T1、第一电容C11、第二电容C31、第一电感L31。其中： [0040] 第一变压器T1的初级线圈的一端与第一电容C11的一端相连，连接点作为第一信号采集单元的第一输入端，连接至接收匹配变压器的中性点；第一变压器T1的初级线圈的另一端与第一电容C11器的另一端相连，连接点作为第一信号采集单元的第二输出端，连接至发送匹配变压器的中性点。 [0041] 第一变压器T1的次级线圈的一端通过第一电感L31连接至第二电容C31的一端，第一变压器T1的次级线圈的另一端和第二电容C31的另一端作为第一信号采集单元的输出端，输出匹配差异信号。 [0042] 具体的，第一变压器T1的初级线圈的一端与第一电容C11的一端连接至接收匹配变压器的中性点可以是，接收匹配变压器中远离钢轨的线圈的中性点，也即图中所示；当然，并不仅限于此，还可视具体应用环境和用户需求确定，均在本申请的保护范围之内。 [0043] 实际中，第一变压器T1可以是升压变压器，其装设位置可以是室外，也可以是室内，视具体应用环境和用户需求确定即可，本申请不作具体限定，均在本申请的保护范围之内。 [0044] 实际应用中，第一电容C11的容值与第一变压器T1的次级线圈的电感呈并联谐振，对频率信号呈现高阻。串联的第一电感L31和第二电容C31可对信号形成串联谐振，具有选频作用，可以确保进入处理单元的匹配差异信号是满足一定频率要求的交流电压信号。 [0045] 需要说明的是，第一变压器T1的具体参数可以为：变比3‑10；初级线圈电感2mH，直流电阻，10mΩ。第一电容C11的具体参数可以为：1700Hz，4.38uF；2000Hz，3.17uF；2300Hz，2.40uF；2600Hz，1.88uF。第二电容C31的具体参数可以为：3.5uF。第一电感L31的具体参数可以为：1700Hz，2.5mH；2000Hz，1.8mH；2300Hz，1.4mH；2600Hz，1.1mH。 [0046] 还需要说明的是，如图3所示，实际中该第一信号采集单元还可以包括：第三电容C21。 [0047] 其中，第三电容C21的一端连接至第一变压器T1的次级线圈的中性点，第三电容C21的另一端接地，可用于对轨道电路的状态监测电路进行接地保护，当雷电信号或电磁干扰信号侵入后，通过第三电容C21形成低阻流入大地。 [0048] 第二信号采集单元用于对轨道电路中发送防雷变压器与接收防雷变压器之间的差异电压进行采集，得到防雷差异信号，并将防雷差异信号输出至处理单元。 [0049] 实际应用中，如图2所示，第二信号采集单元，包括：第二变压器T2、第四电容C12、第五电容C32、第二电感L32。其中： [0050] 第二变压器T2的初级线圈的一端与第四电容C12的一端相连，连接点作为第二信号采集单元的第一输入端，连接至接收防雷变压器的中性点；第二变压器T2的初级线圈的另一端与第四电容C12器的另一端相连，连接点作为第二信号采集单元的第二输出端，连接至发送防雷变压器的中性点。 [0051] 第二变压器T2的次级线圈的一端通过第二电感L32连接至第五电容C32的一端，第二变压器T2的次级线圈的另一端和第五电容C32的另一端作为第二信号采集单元的输出端，输出防雷差异信号。 [0052] 具体的，第二变压器T2的初级线圈的一端与第四电容C12的一端连接至接收防雷变压器的中性点可以是，接收防雷变压器中远离钢轨的线圈的中性点，也即图中所示；当然，并不仅限于此，还可视具体应用环境和用户需求确定，均在本申请的保护范围之内。 [0053] 实际中，第二变压器T2可以是升压变压器，其装设位置可以是室外，也可以是室内，视具体应用环境和用户需求确定即可，本申请不作具体限定，均在本申请的保护范围之内。 [0054] 实际应用中，第四电容C12的容值与第二变压器T2的次级线圈的电感呈并联谐振，对频率信号呈现高阻。串联的第二电感L32和第五电容C32可对信号形成串联谐振，具有选频作用，可以确保进入处理单元的匹配差异信号是满足一定频率要求的交流电压信号。 [0055] 需要说明的是，第二变压器T2的具体参数可以为：变比3‑5；初级线圈电感1.6mH，直流电阻，10mΩ。第四电容C12的具体参数可以为：1700Hz，5.40uF；2000Hz，3.96uF；2300Hz，2.99uF；2600Hz，2.34uF。第五电容C32的具体参数可以为：5.2uF。第二电感L32的具体参数可以为：1700Hz，1.68mH；2000Hz，1.2mH；2300Hz，0.92mH；2600Hz，0.72mH。 [0056] 还需要说明的是，如图3所示，实际中该第二信号采集单元还可以包括：第六电容C22。 [0057] 其中，第六电容C22的一端连接至第二变压器T2的次级线圈的中性点，第六电容C22的另一端接地，可用于对轨道电路的状态监测电路进行接地保护，当雷电信号或电磁干扰信号侵入后，通过第三电容C21形成低阻流入大地。 [0058] 处理单元用于根据匹配差异信号与防雷差异信号之间的平衡度，确定出轨道电路的当前状态。 [0059] 其中，匹配差异信号与防雷差异信号之间的平衡度可以是匹配差异信号与防雷差异信号之间差异大小，差异越小，平衡度越高；反之则越低。 [0060] 实际应用中，如图4所示，该处理单元可以包括：比较单元(未进行图示)，以及数量分别为至少一个的第一正反码处理单元M11、第二正反码处理单元M12及供电单元(未进行图示)；其中： [0061] 供电单元用于为第一正反码处理单元M11和第二正反码处理单元M12供电。 [0062] 第一正反码处理单元M11用于对匹配差异信号进行正反码处理，得到匹配差异处理信号。 [0063] 实际应用中，第一正反码处理单元M11中可以设置2个CPU处理器，分别用于对匹配差异信号进行正码处理和反码处理，从而得到匹配差异处理信号，以提高信号处理的可靠性。 [0064] 第二正反码处理单元M12用于对防雷差异信号进行正反码处理，得到防雷差异处理信号。 [0065] 实际应用中，第二正反码处理单元M12中可以设置2个CPU处理器，分别用于对防雷差异信号进行正码处理和反码处理，从而得到防雷差异处理信号，以提高信号处理的可靠性。 [0066] 比较单元用于将匹配差异处理信号与防雷差异处理信号进行比较，得到轨道电路的当前状态。 [0067] 实际应用中，比较单元可以是信号比较器，可以用于比较出经过处理后差异处理信号与防雷差异处理信号之间的差异。 [0068] 由于轨道电路正常工作时，发送侧及接收侧变压器中心抽头之间电压为0或近0。当出现钢轨单轨条断轨或电缆线断开时导致通道出现失衡，则发送侧及接收侧变压器中心抽头之间电压存在较明显压差，则可判定为故障出现。因此，可以利用此原理，通过比较差异处理信号与防雷差异处理信号之间的差异，从而能够得知轨道电路的当前状态。 [0069] 需要说明的是，处理单元中供电单元的个数可以等于正反码处理单元的个数，也即分别设置对应的供电单元为相应的正反码处理单元供电；当然，并不仅限于此，还可以仅设置一个供电单元分别对所有的正反码处理单元供电，视具体应用环境确定即可，均在本申请的保护范围之内。 [0070] 还需要说明的是，实际中还可以对处理单元仅限冗余设计，也即设计多个第一正反码处理单元M11和第二正反码处理单元M12，例如2个也即图5所示，以在任意单元出现故障时，可通过另一单元进行信号处理，以确保信号处理工作顺利进行。 [0071] 需要说明的是，实际中也可以无需设置比较单元，直接根据比较差异处理信号与防雷差异处理信号得到轨道电路的当前状态。 [0072] 基于上述原理，本实施例提供的轨道电路的状态监测电路，包括：第一信号采集单元、第二信号采集单元，以及分别与第一信号采集单元和第二信号采集单元均相连的处理单元；其中，第一信号采集单元用于对轨道电路中发送匹配变压器与接收匹配变压器之间的差异电压进行采集，得到匹配差异信号，并将匹配差异信号输出至处理单元；第二信号采集单元用于对轨道电路中发送防雷变压器与接收防雷变压器之间的差异电压进行采集，得到防雷差异信号，并将防雷差异信号输出至处理单元；处理单元用于根据匹配差异信号与防雷差异信号之间的平衡度，确定出轨道电路的当前状态，也即，本申请可以通过监测轨道电路传输通道的平衡度，有效实现轨道电路的故障检查，解决了现有方案容易受到关键电气参数采样精度制约，导致状态监测准确度低的问题。 [0073] 能够理解的是，本申请在轨道电路传输通道变压器中心抽头的基础上，搭建配置电路及信号处理模块，用以监测轨道电路传输通道平衡度，并检查故障，方式简单有效，可靠性高；此外，可通过对信号处理采用交互冗余设计，通过配置独立处理单元提高信号处理的安全可靠性；最后，还采用了双CPU处理，进一步提高信号处理可靠性。 [0074] 可选地，基于上述实施例提供的轨道电路的状态监测电路，本申请另一实施例还提供了一种轨道电路系统，主要包括：轨道电路以及如上述任意实施例所述的轨道电路的状态监测电路；其中： [0075] 结合图1至图5，该轨道电路可以包括：位于接收侧的接收匹配变压器、接收传输电缆、接收防雷变压器、接收单元，以及位于发送侧的发送匹配变压器、发送传输电缆、发送防雷变压器、发送单元。 [0076] 具体的，接收匹配变压器的初级线圈和发送匹配变压器的初级线圈的两端分别连接至对应钢轨；接收匹配变压器的次级线圈依次通过传输电缆和接收防雷变压器连接至接收单元；发送匹配变压器的次级线圈依次通过发送传输电缆和发送防雷变压器连接至发送单元。 [0077] 实际应用中，轨道电路信号频率可以为f1＝1700Hz；f2＝2000Hz；f3＝2300Hz；f4＝2600Hz，信号频率按区段设置，即每个区段对应一个信号频率。 [0078] 需要说明的是，轨道电路系统可以是ZPW‑2000轨道电路系统，也可以是25Hz轨道电路系统，当然，还可以是其他轨道电路系统，本申请对其类型不作具体限定，均在本申请的保护范围之内。 [0079] 需要说明的是，关于轨道电路的状态监测电路的相关说明，可参见上述实施例，此处不再一一赘述。 [0080] 还需要说明的是，关于轨道电路、轨道电路系统的相关说明，可参见现有技术，此处也不再一一赘述。 [0081] 专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。 [0082] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 |
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