CN113933703B - 转辙机功率采集***、方法、对象控制器和存储介质 - Google Patents

转辙机功率采集***、方法、对象控制器和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种转辙机功率采集***、方法、对象控制器和存储介质，转辙机功率采集***包括对象控制器OC和转辙机，OC包括转辙机板卡，转辙机板卡包括执行单元和功率采集单元；执行单元与转辙机的各个动作线连接，用于通过转辙机采集道岔的动作指令和道岔的位置信息；功率采集单元与执行单元连接，用于通过执行单元采集转辙机的电流信号和电压信号，并接收执行单元发送的道岔的动作指令和道岔的位置信息；功率采集单元还用于基于道岔的动作指令、所述道岔的位置信息、电流信号和电压信号计算转辙机的功率。本申请能够通过OC实现转辙机的功率采集和控制，无需额外设置监测设备即可对转辙机的工作状态进行监测。

Description

转辙机功率采集***、方法、对象控制器和存储介质
技术领域
本申请涉及轨道交通技术领域，具体地，涉及一种转辙机功率采集***、方法、对象控制器和存储介质。
背景技术
道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，通常在车站、编组站大量铺设。转辙机是一种可用于转换道岔位置，改变道岔开通方向，锁闭道岔尖轨，反映道岔位置的重要的信号基础设备。
转辙机可以在对象控制器(Object controller，OC)的控制下改变道岔的位置和开通方向，从而改变列车的运行轨道。因此，转辙机的工作状态会影响到列车的运行秩序和运行安全。
为了保证列车的运行能够安全有秩序的运行，需要对转辙机及道岔的电压、电流等数据进行监测，以便对道岔和转辙机进行故障分析。
但是，目前的OC设备无法直接对转辙机的功率进行监测，需要通过额外设置的监测设备才能获取转辙机的功率。
发明内容
本申请实施例中提供了一种转辙机功率采集***、方法、对象控制器和存储介质，用于解决目前的OC设备无法直接对转辙机的功率进行监测的问题。
根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种转辙机功率采集***，所述***包括对象控制器OC和转辙机，所述OC包括转辙机板卡，所述转辙机板卡包括执行单元和功率采集单元；
所述执行单元与所述转辙机的各个动作线连接，所述执行单元用于通过所述转辙机采集道岔的动作指令和道岔的位置信息；
所述功率采集单元与所述执行单元连接，所述功率采集单元用于通过所述执行单元采集所述转辙机的电流信号和电压信号，并接收所述执行单元发送的道岔的动作指令和道岔的位置信息；
所述功率采集单元还用于基于所述道岔的动作指令、所述道岔的位置信息、所述电流信号和所述电压信号计算所述转辙机的功率。
根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种转辙机功率采集方法，应用于第一方面所述的转辙机功率采集***中的对象控制器OC，所述方法包括：
每间隔预设时间采集一次转辙机的瞬时电流数据，根据连续多次的瞬时电流数据计算所述转辙机的三相电源的有效电流；
每间隔预设时间采集一次所述转辙机的瞬时电压数据，根据连续多次的瞬时电压数据计算所述转辙机的三相电源的线电压；
根据所述三相电源的有效电流和三相电源的线电压计算所述转辙机的功率。
根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种对象控制器，包括功率运算处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述功率运算处理器可执行的机器可读指令，当所述功率运算处理器运行时，所述功率运算处理器与所述存储器之间通过所述总线通信，所述机器可读指令被所述功率运算处理器执行时执行第二方面所述的转辙机功率采集方法。
根据本申请实施例的第四个方面，提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行第二方面所述的转辙机功率采集方法。
本申请提供了一种转辙机功率采集***、方法、对象控制器和存储介质，转辙机功率采集***包括对象控制器OC和转辙机，OC包括转辙机板卡，转辙机板卡包括执行单元和功率采集单元；执行单元与转辙机的各个动作线连接，用于通过转辙机采集道岔的动作指令和道岔的位置信息；功率采集单元与执行单元连接，用于通过执行单元采集转辙机的电流信号和电压信号，并接收执行单元发送的道岔的动作指令和道岔的位置信息；功率采集单元还用于基于道岔的动作指令、所述道岔的位置信息、电流信号和电压信号计算转辙机的功率。本申请能够通过OC实现转辙机的功率采集和控制，无需额外设置监测设备即可对转辙机的工作状态进行监测。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例提供的转辙机功率采集***的示意图之一；
图2为本申请实施例提供的转辙机功率采集***的示意图之二；
图3为本申请实施例提供的五线制转辙机功率采集电路原理图；
图4为本申请实施例提供的OC的双系结构示意图；
图5为本申请实施例提供的转辙机板卡的原理图；
图6为本申请实施例提供的转辙机功率采集方法的流程图。
具体实施方式
在实现本申请的过程中，发明人发现，目前的OC设备无法直接对转辙机的功率进行监测，需要通过额外设置的监测设备才能获取转辙机的功率。
针对上述问题，本申请提供了一种转辙机功率采集***、方法、对象控制器和存储介质，转辙机功率采集***包括对象控制器OC和转辙机，OC包括转辙机板卡，转辙机板卡包括执行单元和功率采集单元；执行单元与转辙机的各个动作线连接，用于通过转辙机采集道岔的动作指令和道岔的位置信息；功率采集单元与执行单元连接，用于通过执行单元采集转辙机的电流信号和电压信号，并接收执行单元发送的道岔的动作指令和道岔的位置信息；功率采集单元还用于基于道岔的动作指令、所述道岔的位置信息、电流信号和电压信号计算转辙机的功率。本申请能够通过OC实现转辙机的功率采集和控制，无需额外设置监测设备即可对转辙机的工作状态进行监测。
本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参照图1，图1为本申请实施例提供的转辙机功率采集***10的示意图之一。在本实施例中，转辙机功率采集***10包括对象控制器OC11和转辙机12，所述OC11包括转辙机板卡，所述转辙机板卡包括执行单元和功率采集单元。
执行单元与转辙机12的各个动作线连接，用于通过转辙机12采集道岔的动作指令和道岔的位置信息。功率采集单元与执行单元连接，用于通过执行单元采集转辙机12的电流信号和电压信号，并接收执行单元发送的道岔的动作指令和道岔的位置信息。
功率采集单元还用于基于道岔的动作指令、道岔的位置信息、电流信号和电压信号计算转辙机12的功率。
本实施例提供了一种转辙机功率采集***，能够直接通过对象控制器OC11对转辙机12进行功率采集，无需额外设置监测设备，提升了转辙机功率采集时的便捷性。
可选地，请参照图2，图2为本申请实施例提供的转辙机功率采集***10的示意图之二，在本实施例中，OC11和所述转辙机12之间还设置有轨旁终端13和分线柜14。
所述轨旁终端13包括多个接线柱，分别用于与所述转辙机12的各个动作线连接；所述分线柜14包括多个接线柱，分别用于与所述轨旁终端12的各个接线柱连接。
可选地，请继续参照图2，在本实施例中，所述***还包括联锁设备维护工作站15和维护支持***16。所述联锁设备维护工作站15与所述功率采集单元通信连接，用于获取所述功率采集单元计算出的转辙机的功率；所述维护支持***16与所述联锁设备维护工作站15连接，用于从所述联锁设备维护工作站15获取所述转辙机的功率。
值得说明的是，轨旁终端13和分线柜14的接线柱的数量与转辙机12的动作线的数量相同。
可选地，目前常用的转辙机12可以包括五根动作线，其中，一根动作线与A相电压等位，两根动作线与B相电压等位，两根动作线与C相电压等位。
具体地，请参照图3，图3为本申请实施例提供的五线制转辙机功率采集电路原理图。在图3中，转辙机12的五根动作线分别为X1、X2、X3、X4和X5，轨旁终端13(即图3中的HZ-24)和分线柜14的接线柱的数量均为5。
在采集转辙机12的电压信号时，由于转辙机12的动作线中的X3、X5与C相电压等位，X2、X4与B相电压等位，X1与A相电压等位。因此，采集单元通过采集X1-X5的电压即可采集获得转辙机12的瞬时电压(Ua、Ub和Uc)。
在采集转辙机的电流信号时，基于五线制控制电路原理，动作线X3、X5连接至C相电源，经过X3、X5的电流即为对应的瞬时电流Ic。同理，经过X2、X4的电流即为B相电源的瞬时电流Ib，经过X1的电流即为A相电源的瞬时电流Ia。采集单元通过采集上述的接点电路线缆上的电流即可获得转辙机12的瞬时电流(Ia、Ib和Ic)。
转辙机板卡的功率采集单元在获取到道岔的动作指令、道岔的位置信息后，结合电流信号和电压信号即可计算出转辙机的功率。
可选地，请参照图4，图4为本申请实施例提供的OC的双系结构示意图。OC11包括至少两个转辙机板卡，每个转辙机板卡包括执行单元和功率采集单元。
在本实施例中，OC11为安全***，采用二乘二取二的架构，其A系、B系都具备转辙机12功率采集的功能。在具体使用时，为了保证采集信息的唯一性，通常需要先设置主用系和备用系，主用系用于对采集到的信息进行处理和输出，备用系不输出数据。当主用系发生故障时，可以通过倒机单元切换到备用系，通过备用系对转辙机12进行控制或功率采集。
在本实施例中，执行单元包括多个动作继电器和多个动作控制处理器。各个所述动作继电器集成在转辙机板卡中，分别用于输出A相电源、B相电源和C相电源；各个所述动作控制处理器用于通过所述转辙机控制道岔。
可选地，在本实施例中，所述功率采集单元包括功率运算处理器、动作电压采集电路和电流采集电路。
所述动作采集电路的输入端与所述执行单元的各个动作继电器的输出端连接，用于获取A相电源的电压信号、B相电源的电压信号和C相电源的电压信号；所述电流采集电路的输入端与所述执行单元的各个动作继电器的输出端连接，用于获取A相电源的电流信号、B相电源的电流信号和C相电源的电流信号；所述动作电压采集电路的输出端、所述电流采集电路的输出端均与所述功率运算处理器的输入端连接。
可选地，在本实施例中，所述执行单元还包括安全与门，所述功率运算处理器通过所述安全与门与所述动作控制处理器连接；
所述功率运算处理器还用于通过所述安全与门获取所述动作控制处理器输出的道岔的动作指令、道岔的位置信息及自身所在的转辙机板卡的主备用信息。
下面结合附图对上述实施例进行说明。请参照图5，图5为本申请实施例提供的转辙机板卡的原理图。当转辙机12为五线制转辙机时，执行单元可以包括三个动作继电器，分别为K1、K2和K3，三个动作继电器与转辙机12的五根动作线连接。其中，K1与转辙机12的动作线X1连接，用于输出A相电源，K2与转辙机12的动作线X2、X4连接，用于输出B相电源，K3与转辙机13的动作线X3、X5连接，用于输出C相电源。
请继续参照图5，执行单元还可以包括两个动作控制处理器，分别为CPU1和CPU2，CPU1和CPU2用于对道岔的动作时机和道岔的位置信息进行采集，CPU1和CPU2在采集到信息后，经过安全与门选择其中一路数据输出至CPU3(即功率运算处理器)。CPU1和CPU2采集的信息包括道岔动作开始指令Start、道岔动作停止指令End、道岔的定位信息DB、道岔的反位信息FB、本系板卡的主用信息Pr、本系板卡的备用信息St。
值得说明的是，由于OC11包括两个转辙机板卡，即主用板卡和备用板卡，在具体使用时，只有主用板卡会根据采集到的电流信号和电压信号进行功率运算，备用板卡不进行运算。
每个转辙机板卡都包括有CPU1、CPU2和CPU3，若CPU3通过CPU1、CPU2获取到自身所在的板卡为备用板卡，则该CPU3不会进行功率运算；只有主用板卡上的CPU3会根据采集到的电流信号、电压信号进行功率运算，并通过通信输出端口将运算获得的功率信息输出至其他***。
请继续参照图5，在图5中，功率采集单元还包括动作电压采集电路和电流采集电路。电路采集电路采用电流感应设备通过穿心式互感采样方式接入转辙机12的X1输出路径，用于采集A相电源的瞬时电流Ia并将采集到的Ia输出至CPU3，同时，电路采集电路接入转辙机12的X2、X4的输出路径，用于采集B相电源的瞬时电流Ib并将采集到的Ib输出至CPU3，同时，电路采集电路接入转辙机12的X3、X5的输出路径，用于采集C相电源的瞬时电流Ic并将采集到的Ic输出至CPU3。
动作电压采集电路则用于采集三相电的各相电源的瞬时电压Ua、Ub和Uc，并将采集结果发送至功率运算处理器CPU3。
功率运算处理器CPU3根据CPU1、CPU2发送的本系板卡主/备用信息判断是否需要对功率进行运算，若接收到的信息为CPU3所在的转辙机板卡为主用板卡，则CPU3根据CPU1、CPU2发送的道岔动作时机、道岔位置信息，结合电流信号、电压信号进行运算，获得转辙机12的功率。
在计算功率时，先根据三相负载的功率计算公式分别计算各相电源的功率，再将三相电源的功率相加，即可获得转辙机的功率。其中，P为三相电的各相电源的功率，U为各相电源的有效电压，I为各相电源的有效电流，有效电压与有效电流需要通过瞬时电压和瞬时电流计算获得。
请参照图6，图6为本申请实施例提供的转辙机功率采集方法的流程图。在本实施例中，转辙机功率采集方法应用于上述实施例描述的对象控制器OC11。所述方法包括：
步骤S11，每间隔预设时间采集一次转辙机的瞬时电流数据，根据连续多次的瞬时电流数据计算转辙机的三相电源的有效电流。
步骤S12，每间隔预设时间采集一次所述转辙机的瞬时电压数据，根据连续多次的瞬时电压数据计算转辙机的三相电源的线电压。
步骤S13，根据三相电源的有效电流和三相电源的线电压计算转辙机的功率。
在上述步骤中，预设时间可以为1ms，以A相电源为例，可以每隔1ms采集一次A相电源的瞬时电流Ia，并将其存储在能保存60次数据的内存中，使该内存段总是保存最近60ms(即3个工频周期)内的瞬时电流数据。CPU3基于有效电流和瞬时电流的计算公式，根据存储的60次瞬时电流Ia计算A相电源的有效电流IA。同理，采用同样的方式，可以计算获得B相电源的有效电流IB和C相电源的有效电流IC。
同理，在采集电压数据时，每隔1ms采集一次各相电源的瞬时电压，CPU3基于有效电压和瞬时电压的计算公式，根据存储的60次的瞬时电压计算各相电源之间的线电压UAC、UBC、UCA。在正常情况下，各个线电压的值应当在380V左右。
最后，根据以下功率计算公式计算转辙机的功率：
综上所述，本申请实施例提供了一种转辙机功率采集***、方法、对象控制器和存储介质，转辙机功率采集***包括对象控制器OC和转辙机，OC包括转辙机板卡，转辙机板卡执行单元和功率采集单元；执行单元与转辙机的各个动作线连接，用于通过转辙机采集道岔的动作指令和道岔的位置信息；功率采集单元与执行单元连接，用于通过执行单元采集转辙机的电流信号和电压信号，并接收执行单元发送的道岔的动作指令和道岔的位置信息；功率采集单元还用于基于道岔的动作指令、所述道岔的位置信息、电流信号和电压信号计算转辙机的功率。本申请能够通过OC对转辙机的功率进行实时采集和监控，无需额外设置监测设备。
本申请实施例还提供了一种存储控制器，包括功率运算处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述功率运算处理器可执行的机器可读指令，当所述功率运算处理器运行时，所述功率运算处理器与所述存储器之间通过所述总线通信，所述机器可读指令被所述功率运算处理器执行时执行上述实施例提供的转辙机功率采集方法。
可选地，本申请实施例还提供了一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被功率运算处理器运行时执行本申请实施例提供的转辙机功率采集方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种转辙机功率采集***，其特征在于，所述***包括对象控制器OC和转辙机，所述OC包括至少两个转辙机板卡，所述转辙机板卡包括执行单元和功率采集单元；
所述执行单元与所述转辙机的各个动作线连接，所述执行单元用于通过所述转辙机采集道岔的动作指令和道岔的位置信息；
所述功率采集单元与所述执行单元连接，所述功率采集单元用于通过所述执行单元采集所述转辙机的电流信号和电压信号，并接收所述执行单元发送的道岔的动作指令和道岔的位置信息；
所述功率采集单元还用于基于所述道岔的动作指令、所述道岔的位置信息、所述电流信号和所述电压信号计算所述转辙机的功率；
所述执行单元包括多个动作继电器及多个动作控制处理器；
各个所述动作继电器分别用于输出A相电源、B相电源和C相电源；
各个所述动作控制处理器用于通过所述转辙机控制道岔；
所述功率采集单元包括功率运算处理器、动作电压采集电路和电流采集电路；
所述动作电压采集电路的输入端与所述执行单元的各个动作继电器的输出端连接，用于获取A相电源的电压信号、B相电源的电压信号和C相电源的电压信号；
所述电流采集电路的输入端与所述执行单元的各个动作继电器的输出端连接，用于获取A相电源的电流信号、B相电源的电流信号和C相电源的电流信号；
所述动作电压采集电路的输出端、所述电流采集电路的输出端均与所述功率运算处理器的输入端连接；
所述执行单元还包括安全与门，所述功率运算处理器通过所述安全与门与所述动作控制处理器连接；
所述功率运算处理器还用于通过所述安全与门获取所述动作控制处理器输出的道岔的动作指令、道岔的位置信息及自身所在的转辙机板卡的主备用信息；
所述动作控制处理器采集的信息包括道岔动作开始指令Start、道岔动作停止指令End、道岔的定位信息DB、道岔的反位信息FB、本系板卡的主用信息Pr、本系板卡的备用信息St。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述OC和所述转辙机之间还设置有轨旁终端和分线柜；
所述轨旁终端包括多个接线柱，分别用于与所述转辙机的各个动作线连接；
所述分线柜包括多个接线柱，分别用于与所述轨旁终端的各个接线柱连接。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述***还包括联锁设备维护工作站和维护支持***；
所述联锁设备维护工作站与所述功率采集单元通信连接，用于获取所述功率采集单元计算出的转辙机的功率；
所述维护支持***与所述联锁设备维护工作站连接，用于从所述联锁设备维护工作站获取所述转辙机的功率。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的***，其特征在于，所述转辙机包括五根动作线，其中，一根动作线与A相电压等位，两根动作线与B相电压等位，两根动作线与C相电压等位。
5.一种转辙机功率采集方法，其特征在于，应用于权利要求1-4任意一项所述的转辙机功率采集***中的对象控制器OC，所述方法包括：
每间隔预设时间采集一次转辙机的瞬时电流数据，根据连续多次的瞬时电流数据计算所述转辙机的三相电源的有效电流；
每间隔预设时间采集一次所述转辙机的瞬时电压数据，根据连续多次的瞬时电压数据计算所述转辙机的三相电源的线电压；
根据所述三相电源的有效电流和三相电源的线电压计算所述转辙机的功率。
6.一种对象控制器，包括功率运算处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述功率运算处理器可执行的机器可读指令，当所述功率运算处理器运行时，所述功率运算处理器与所述存储器之间通过所述总线通信，所述机器可读指令被所述功率运算处理器执行时执行如权利要求5所述的方法。
7.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被功率运算处理器运行时执行如权利要求5所述的方法。
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