CN209132404U - 一种用于铁路机车的电源监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于铁路机车的电源监测装置，包括：电流传感器，其获取被测设备的电流数据；信号处理电路，为电流传感器提供电源激励，并将电流传感器输出的信号转换为呈线性关系的电流环信号；电流监测电路，将信号处理后的信号通过光耦进行隔离，并将电流环信号进行放大和滤波处理，转换为对应的电压信号，发送给所述ADC采集电路；电压监测电路，将机车电源电压进行分压和隔离，并转换为能被ADC采集电路的电压信号；ADC采集电路，将获取到的多路电压信号进行采集，将数据通过总线发送给CPU控制器；CPU控制器，对ADC采集电路获得的数据进行处理、判断、存储，并将所需发送的数据通过通信接口电路发送给TSC无线传输设备，并发送给信息化地面***。

Description

一种用于铁路机车的电源监测装置

技术领域

本实用新型涉及铁路行业车载设备，尤其涉及一种铁路机车车载设备的电源监测装置。

背景技术

LKJ(列车运行监控***)、机车安全信息综合检测装置(TAX)、TSC、ATP等设备是关系到列车运行安全控制的核心部件，在保障列车行车安全上发挥了重要的作用。但是这些设备在运行过程中的运行状态，特别是供电电源，却没有一个相应设备能进行监测。如果机车电源发生异常断电，或者由于设备短路等原因导致突发功率增加，工作人员将无从知晓。

因此，为了能够监测列车运行关键设备的运行状态，特别是供电电源状态，同时能及时反馈异常状态，亟需一种铁路机车车载设备的电源监测装置，实现车载设备的供电电源状态监测，指导工作人员进行异常处理，以提高设备故障排查、定位以及设备检修的效率。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于铁路机车的电源监测装置，该电源监测装置对列车车载设备的供电电源进行实时监测，能够对车载设备的突发、频发、惯性异常事件进行监测，并通过无线传输平台发送给地面处理平台，指导工作人员进行处理，并能对异常供电原因导致的电源故障数据进行保存，为设备故障排查人员提供数据支撑。

所述电源监测装置包括，但不限于，CPU控制器、ADC采集电路、通信接口电路、电压监测电路、电流检测电路、电流传感器、信号处理电路。

所述电流传感器，获取被测设备的电流数据。

所述信号处理电路，为所述电流传感器提供电源激励，并将所述电流传感器输出的信号转换为呈线性关系的电流环信号。

所述电流监测电路，将信号处理后的信号通过光耦进行隔离，并将所述电流环信号进行放大和滤波处理，转换为对应的电压信号，发送给所述ADC采集电路。

所述电压监测电路，将机车电源经滤波处理后的电压进行分压和隔离，并转换为能被ADC采集电路的电压信号。

所述ADC采集电路，将获取到的多路电压信号进行采集，将数据通过总线发送给CPU控制器。

所述CPU控制器，对所述ADC采集电路获得的数据进行处理、判断、存储，并将所需发送的数据通过所述通信接口电路发送给TSC无线传输设备，从而通过车地无线传输发送给信息化地面***。

在一个实施例中，所述电流传感器采用非串联式检测方式。

在一个实施例中，所述电流传感器钳在所述被测设备的电源线上以获取所述被测设备的电流数据。

在一个实施例中，所述电流环信号的范围为4mA～20mA。

在一个实施例中，所述CPU控制器判断ADC采集到的数据是否正常，若出现异常，则判断该异常是属于电压异常还是电流异常；对于电压异常或者电流异常，还需要进一步判断属于短时异常，还是长时异常，并针对相应的异常情况，采取以下措施中的一者或多者：发送预警信息、记录异常信息并发送异常信息、发送报警信息。

在一个实施例中，所述记录异常信息包括记录异常出现的前后一段时间内的电压和电流数据，同时计算出瞬时功率。

在一个实施例中，所述CPU控制器在判断ADC采集到的数据为正常的情况下，还判断所采集到的数据是否到一预设的发送时间，若未到，则继续采集数据；若到了该预设的发送时间，则对采集的数据进行加权平均，并发送给TSC设备。

在一个实施例中，所述通信接口电路包括RS485接口电路和以太网总线。

在一个实施例中，所述电源监测装置还包括电源电路，所述电源电路为所述电源监测装置供电，其供电电压范围在突发电压短时异常时，仍能令所述电源监测装置正常工作一段时间，记录异常数据，并在TSC无线传输设备正常工作时，将此数据发送给信息化地面***。

在一个实施例中，所述被测设备包括LKJ2000、LKJ-15C、ATP、TAX、TSC等中的一个或多个。

本实用新型的电源监测装置具有以下特征及有益效果：

1.本申请的铁路机车电源监测装置对车载设备的电压和电流进行实时监测，能够对突发性一般异常进行提前预警，提示工作人员进行重点关注；对超过界限的异常情况进行报警处理，并记录故障前后一段时间内的电压和电流数据，同时计算出瞬时功率。

2.本申请的铁路机车电源监测装置采用非串联式电流传感器，不需要对被测设备的电源线进行破坏，串联电流监测电路，也不需要将被测设备的电源线穿过装置本体。本实用新型采用开环磁通门原理电流传感器，只需将传感器探头钳在被测设备的电源正线或者负线即可。

3.本装置适用范围较广，在狭窄的列车车载设备间可以选择安装的地方较大，电流传感器也只需要安装在被测设备电源线的任意一处即可，方便整套装置的安装部署。

4.上述电源监测装置结合地面信息化***可以提供正常数据备份，突发事件记录，异常预警，异常报警灯功能，并能通过地面信息化***指导工作人员进行异常处理。

附图说明

本实用新型的以上实用新型内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的实用新型的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。

图1示出根据本实用新型一实施例的电源监测装置与其相关联部件的架构图。

图2示出根据本实用新型一实施例的电源监测装置的示意图。

图3示出根据本实用新型一实施例的电源传感器探头安装示意图。

图4示出根据本实用新型一实施例的采集数据处理过程图。

具体实施方式

以下在具体实施方式中详细叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。

目前铁路机车并没有针对关系行车安全的LKJ、ATP、TAX、TSC等设备运行状态的监测工具。这样会造成如下问题：

首先，设备供电、运行状态不可知，如发生设备欠压、过压、过流、短路等异常情况时，工作人员无从知晓。

其次，车载设备运行在电压高或者过流大等异常工况下，虽然能够勉强工作。但是长期处于疲劳等异常状态，对设备的使用寿命有一定影响，难以保证在生命周期内一直稳定工作。

再次，当车载设备发生故障后，由于缺乏有效的监测数据，故障排查比较困难，通常需要有经验的工作人员花费较长时间才能最终定位故障点。

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种针对铁路机车车载设备的电源监测装置。对列车车载设备的供电电源进行实时监测，能够对车载设备的突发、频发、惯性异常事件进行监测，并通过无线传输平台发送给地面处理平台，指导工作人员进行处理，同时，能对异常供电原因导致的电源故障数据进行保存，为设备故障排查人员提供数据支撑。

为达到以上的目的，本实用新型提供了一种铁路机车车载设备的电源监测装置。

图1示出了根据本实用新型一实施例的电源监测装置与其相关联部件的架构图。

与电源监测装置100相关联的部件包括机车电源101、车载设备102、TSC无线数据传输设备103、信息化地面***104等。

机车电源101为机车车载设备102和电源监测装置100提供直流电源，为电源监测装置100的电压被测对象。

车载设备102-1～102-n为铁路机车上车载设备。车载设备102可以是LKJ2000、LKJ-15C、ATP、TAX、TSC等中的一个或多个。车载设备102为电源监测装置100的被测设备，电源监测装置100通过电流传感器获取被测设备的电流数据。

TSC无线数据传输设备103接收来自电源监测装置100的监测数据，TSC传输设备通过4G或WLAN数据传输通道将监测数据发送到地面处理***。

信息化地面***104部署在铁路局内，负责车载设备的远程接入管理、电源监测数据车地传输、处理及应用。

本实用新型的电源监测装置通过对机车电源的电压监测和各个车载设备的电流监测，并能通过电压和电流检测数据得到功率监测数据。该电源监测装置可位于车载设备间。

图2示出根据本实用新型一实施例的电源监测装置的示意图。

该铁路机车电源监测装置100可包括CPU核心电路201、ADC采集电路202、通信接口电路203、电源电路204、电压监测电路205、电流检测电路206、电流传感器207、信号处理电路208。

电流传感器207采用非串联式检测方式，将圆形电流传感器钳在被测设备的电源线上即可获得被测设备的工作电流。采用非串联式电流传感器的好处在于，不需要对被测设备的电源线进行破坏，串联电流检测电路，也不需要将被测设备的电源线穿过装置本体。

信号处理电路208为电流传感器207提供电源激励，并将电流传感器207输出的信号转换为呈线性关系的电流环信号。在一个实施例中，该电流环信号为4-20mA。

电流监测电路206包括接收隔离电路，电流检测电路将信号处理后的信号通过光耦进行隔离，并将电流环信号进行放大和滤波处理，转换为对应的电压信号。

电压监测电路205包括电压分压和隔离电路，电压监测电路205将滤波处理后的电压进行分压和隔离，并转换为能被ADC采集的电压信号。

机车电源在接入到电源监测装置后，首先进行滤波处理，然后通过电压分压和隔离电路，转换为能被ADC采集的电压信号。

ADC模块202将获取到的多路电压信号进行采集，将数据通过总线发送给CPU进行处理。

CPU核心电路中的CPU控制器201将ADC模块采集到的数据进行处理、判断、存储，并将所需发送的数据通过通信接口电路发送给TSC无线传输设备，从而通过车地无线传输，发送给信息化地面***。

在一个实施例中，CPU控制器201判断采集数据是否正常，若出现异常，则判断具体是属于电压异常还是电流异常。对于异常，还需要进一步判断属于短时异常，还是长时异常，并针对不同的异常情况，采取预警、记录异常、报警等相应措施。

在一个实施例中，通信接口电路203包括RS485、以太网总线。

本***设计的电源电路供电电压范围较一般车载设备要宽，在突发电压短时异常时，本装置仍能正常工作，对数据进行采集监测。

本***设计的电源电路具备较大储能电路，在突发掉电事故时，本装置仍能完成最近数组数据的采集记录工作，并在TSC无线传输设备正常工作时，将此数据发送给信息化地面***。

图3示出了根据本实用新型一实施例的电流传感器的探头安装示意图。

图4示出了根据本实用新型一实施例的采集数据处理方法的过程图。该方法涉及以下步骤。

步骤401：判断采集数据是否正常。若正常，则执行步骤402；若不正常，则执行步骤406。

步骤402：判断是否到一预设的发送时间。若未到该发送时间，则执行步骤403；若到了该发送时间，则执行步骤404。

步骤403：继续采集数据。

步骤404：对采集数据进行加权平均。

步骤405：发送加权平均后的数据。

步骤406：判断异常条件。如果是电压异常，则执行步骤407；如果是电流异常，则执行步骤408。

步骤407：判断电压异常属于短时异常还是长时异常。如果是长时异常，则执行步骤409；如果是短时异常，则执行步骤410。

步骤409：发送异常记录。在一个实施例中，所述记录包括记录异常发生前后一段时间内的电压和电流数据，同时计算出瞬时功率。

步骤410：判断异常时间是否超过界限。如果是，则执行步骤411；如果否，则执行步骤412。

步骤411：发送报警信息。

步骤412：进行预警、记录异常情况、并发送预警信息和异常记录。

步骤408：判断电流异常属于短时异常还是长时异常。如果属于短时异常，则执行步骤413；如果属于长时异常，则执行步骤414。

步骤413：发送异常记录。

步骤414：判断异常时间是否超过界限。如果是，则执行步骤416；如果否，则执行步骤415。

步骤416：发送报警信息。

步骤415：进行预警、记录异常情况、并发送预警信息和异常记录。

在一个实施例中，上述步骤可以由CPU201执行。

本实用新型的电源监测装置具有以下特征及有益效果：

1.本申请的铁路机车电源监测装置对车载设备的电压和电流进行实时监测，能够对突发性一般异常进行提前预警，提示工作人员进行重点关注；对超过界限的异常情况进行报警处理，并记录故障前后一段时间内的电压和电流数据，同时计算出瞬时功率。

2.本申请的铁路机车电源监测装置采用非串联式电流传感器，不需要对被测设备的电源线进行破坏，串联电流监测电路，也不需要将被测设备的电源线穿过装置本体。本实用新型采用开环磁通门原理电流传感器，只需将传感器探头钳在被测设备的电源正线或者负线即可。

3.本装置适用范围较广，在狭窄的列车车载设备间可以选择安装的地方较大，电流传感器也只需要安装在被测设备电源线的任意一处即可，方便整套装置的安装部署。

4.上述电源监测装置结合地面信息化***可以提供正常数据备份，突发事件记录，异常预警，异常报警灯功能，并能通过地面信息化***指导工作人员进行异常处理。

这里采用的术语和表述方式只是用于描述，本实用新型并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。

同样，需要指出的是，虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种用于铁路机车的电源监测装置，其特征在于，所述电源监测装置包括：CPU控制器、ADC采集电路、通信接口电路、电压监测电路、电流监测电路、电流传感器、信号处理电路；其中：

所述电流传感器，获取被测设备的电流数据；

所述信号处理电路，为所述电流传感器提供电源激励，并将所述电流传感器输出的信号转换为呈线性关系的电流环信号；

所述电流监测电路，将信号处理后的信号通过光耦进行隔离，并将所述电流环信号进行放大和滤波处理，转换为对应的电压信号，发送给所述ADC采集电路；

所述电压监测电路，将机车电源电压进行分压和隔离，并转换为能被ADC采集电路的电压信号；

所述ADC采集电路，将获取到的多路电压信号进行采集，将数据通过总线发送给CPU控制器；

所述CPU控制器，对所述ADC采集电路获得的数据进行处理、判断、存储，并将所需发送的数据通过所述通信接口电路发送给TSC无线传输设备，从而通过车地无线传输发送给信息化地面***。

2.如权利要求1所述的电源监测装置，其特征在于，所述电流传感器采用非串联式监测方式。

3.如权利要求1所述的电源监测装置，其特征在于，所述电流传感器钳在所述被测设备的电源线上以获取所述被测设备的电流数据。

4.如权利要求1所述的电源监测装置，其特征在于，所述电流环信号的范围为4mA～20mA。

5.如权利要求1所述的电源监测装置，其特征在于，所述通信接口电路包括RS485接口电路和以太网总线。

6.如权利要求1所述的电源监测装置，其特征在于，所述被测设备包括LKJ2000、LKJ-15C、ATP、TAX、TSC车载设备中的一个或多个。