CN218767900U - 一种铁路信号阻容盒在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及在线监测技术领域，提出了一种铁路信号阻容盒在线监测装置，包括主控单元、电源电路、电容电压采集电路、光耦U4、隔离输出电路和无线通信单元，电源电路和隔离输出电路均与主控单元连接，主控单元借助无线通信单元与监控终端通信，光耦U4用于隔离电容电压采集电路和隔离输出电路，电容电压采集电路的输入端用于采集铁路信号阻容盒中的电容电压，电容电压采集的输出端连接光耦U4的输入端，光耦U4的输出端连接隔离输出电路的输入端，隔离输出电路输出端连接主控单元，通过上述技术方案，解决了当铁路信号阻容盒出现异常时，相关工作人员不能够及时发现的问题。

Description

一种铁路信号阻容盒在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及在线监测技术领域，具体的，涉及一种铁路信号阻容盒在线监测装置。

背景技术

在铁路运输指挥***中的铁路信号控制电路中，设置了多种由电阻、电容组合的限时控制元件。不同组合元件与直流电磁继电器构成道岔或信号等多种安全控制电路。当组合内电阻或电容值出现异常时，将直接影响安全控制电路的正常工作，如果相关工作人员没有及时发现，造成铁路行车故障，影响列车安全、正点运行，因此，一种用于铁路信号阻容盒的检测装置尤为重要。

实用新型内容

本实用新型提出一种铁路信号阻容盒在线监测装置，解决了当铁路信号阻容盒出现异常时，相关工作人员不能够及时发现的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种铁路信号阻容盒在线监测装置，包括主控单元、电源电路、电容电压采集电路、光耦U4、隔离输出电路和无线通信单元，所述电源电路和所述隔离输出电路均与所述主控单元连接，所述主控单元借助所述无线通信单元与监控终端通信，所述光耦U4用于隔离所述电容电压采集电路和所述隔离输出电路，所述电容电压采集电路的输入端用于采集铁路信号阻容盒中的电容电压，所述电容电压采集的输出端连接所述光耦U4的输入端，所述光耦U4的输出端连接所述隔离输出电路的输入端，所述隔离输出电路输出端连接所述主控单元，所述电容电压采集电路包括电阻R11、稳压二极管VS1、电容C15和运放U3，所述运放U3的反相输入端通过所述电阻R11连接阻容盒中电容的正极，阻容盒中电容的负极接地，所述运放 U3的同相输入端接地，所述稳压二极管VS1的阴极连接所述运放U3的反相输入端，所述稳压二极管VS1的阳极连接所述运放U3的同相输入端，所述运放U3的输出端通过所述电容 C15连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的输出端通过所述电阻R12连接所述光耦 U4的第一输入端，所述光耦U4的第二输入端连接5V电源。

进一步，本实用新型中所述隔离输出电路包括运放U5、电阻R13、电容C16和电阻R14，所述运放U5的反相输入端连接所述光耦U4的第一输出端，所述运放U5的同相输入端连接所述光耦U4的第二输出端，所述运放U5的同相输入端接地，所述运放U5的输出端通过所述电阻R13连接所述运放U5的反相输入端，所述运放U5的输出端通过所述电容C16连接所述运放U5的反相输入端，所述运放U5的输出端通过所述电阻R14连接所述主控单元。

进一步，本实用新型中所述电源电路包括第一电源电路和第二电源电路，所述第一电源电路包括电源转换器U1、稳压二极管D1、电阻R4、电阻R5和电感L1，稳压二极管D1的阳极连接阻容盒内直流电源，所述稳压二极管D1的阴极连接所述电源转换器U1电源输入端，所述电源转换器U1的控制端通过所述电阻R4连接所述稳压二极管D1的阴极，所述电源转换器U1的控制端通过所述电阻R5接地，所述电源转换器U1的输出端通过所述电感L1输出5V电源，所述第一电源电路和所述第二电源电路的电路结构相同，所述第一电源电路用于输出3.3V电源。

进一步，本实用新型中还包括报警电路，所述报警电路包括电容C18、变阻器RP1、运放U6、电阻R15、电容C20、报警器BL、发光二极管LED1和电容C19，所述运放U6的反相输入端连接所述变阻器RP1的滑动端，所述变阻器RP1的第一端通过所述电容C18连接所述主控单元，所述变阻器RP1的第二端接地，所述运放U6的同相输入端接地，所述运放U6 的输出端连接所述电阻R15的第一端，所述电阻R15的第二端通过所述电容C20连接所述报警器BL的第一端，所述报警器BL的第二端接地，所述电阻R15的第二端连接所述发光二极管LED1的阳极，所述发光二极管LED1的阴极通过所述电容C19接地。

本实用新型的工作原理及有益效果为：

本实用新型中，通过电容电压采集电路采集电容在工作中的充放电状态，由于铁路运输指挥***中各种信号安全控制电路集中供电，各信号安全控制电路中的电阻、电容组合元件相互不隔离，为了避免在采集传输电容充放电状态的过程中产生信号相互干扰，因此，通过光耦U4对电容电压采集电路进行隔离，隔离后的采集信号通过隔离输出电路送至主控单元进行处理，然后通过无线通信单元将处理后的信息送至监控终端，由监控终端根据电容充放电压的变化节点生成保包络曲线，将生成的包络曲线与电容在正常工作时的包络曲线进行比对，将对比数据换算成电容容量值，当比对误差大于设定标准时，监控终端的工作人员将收到报警信号。其中电源电路为各个电路单元提供工作电压。

通过在线监测铁路信号阻容盒中电容的充、放电的包络曲线，将实时检测得出的包络曲线与电容正常工作时的包络曲线进行对比，测算出电容容量变化量。当测算容量值超过设定标准值时，输出报警信息。这样可以及时发现铁路信号阻容盒异样变化趋势，预防故障发生。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型电容电压采集电路和隔离输出电路的电路图；

图3为本实用新型第一电源电路的电路图；

图4为本实用新型报警电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1～图2所示，本实施例提出了一种铁路信号阻容盒在线监测装置，包括主控单元、电源电路、电容电压采集电路、光耦U4、隔离输出电路和无线通信单元，电源电路和隔离输出电路均与主控单元连接，主控单元借助无线通信单元与监控终端通信，光耦U4用于隔离电容电压采集电路和隔离输出电路，电容电压采集电路的输入端用于采集铁路信号阻容盒中的电容电压，电容电压采集的输出端连接光耦U4的输入端，光耦U4的输出端连接隔离输出电路的输入端，隔离输出电路输出端连接主控单元，电容电压采集电路包括电阻R11、稳压二极管VS1、电容C15和运放U3，运放U3的反相输入端通过电阻R11连接阻容盒中电容的正极，阻容盒中电容的负极接地，运放U3的同相输入端接地，稳压二极管VS1的阴极连接运放U3的反相输入端，稳压二极管VS1的阳极连接运放U3的同相输入端，运放U3的输出端通过电容C15连接运放U3的反相输入端，运放U3的输出端通过电阻R12连接光耦U4的第一输入端，光耦U4的第二输入端连接5V电源。

铁路信号阻容盒在铁路运输指挥***中的铁路信号控制电路中起着重要的作用，当铁路信号阻容盒在工作的同时出现异常，将影响列车的正常运行。

本实施例中，通过在线监测铁路信号阻容盒中电容的充、放电的包络曲线，将实时检测得出的包络曲线与电容正常工作时的包络曲线进行对比，测算出电容容量变化量。当测算容量值超过设定标准值时，输出报警信息。这样可以及时发现铁路信号阻容盒异样变化趋势，预防故障发生。

通过电容电压采集电路采集电容在工作中的充放电状态，由于铁路运输指挥***中各种信号安全控制电路集中供电，各信号安全控制电路中的电阻、电容组合元件相互不隔离，为了避免在采集传输电容充放电状态的过程中产生信号相互干扰，因此，通过光耦U4对电容电压采集电路进行隔离，隔离后的采集信号通过隔离输出电路送至主控单元，然后主控单元通过无线通信单元将处理后的信息送至监控终端，由监控终端根据电容充放电压的变化节点生成保包络曲线，将生成的包络曲线与电容在正常工作时的包络曲线进行比对，将对比数据换算成电容容量值，当比对误差大于设定标准时，监控终端的工作人员将收到报警信号。其中电源电路为各个电路单元提供工作电压。

需要说明的是，主控单元可以选用通用的单片机、DSP、ARM等控制芯片，本实施例具体采用32位浮点DSP处理器TMS320F28335。

如图2中电容C为被测电容，电容C的充放电通过电阻R11送至运放U3的反相输入端，运放U3构成积分电路，输出电压与输入信号的幅度和持续时间成正比，稳压二极管VS1起保护作用，运放U3的输出信号连接光耦U4的输入端。

如图2所示，本实施例中隔离输出电路包括运放U5、电阻R13、电容C16和电阻R14，运放U5的反相输入端连接光耦U4的第一输出端，运放U5的同相输入端连接光耦U4的第二输出端，运放U5的同相输入端接地，运放U5的输出端通过电阻R13连接运放U5的反相输入端，运放U5的输出端通过电容C16连接运放U5的反相输入端，运放U5的输出端通过电阻R14连接主控单元。

本实施例中，光耦U4的输出端连接所述隔离输出电路的输入端，经光耦U4隔离后，光耦U4前级和光耦U4后级的信号不会相互干扰，运放U5同样构成积分电路，电容的采集信号经运放U5组成的积分电路处理后送至主控单元。

如图3所示，本实施例中电源电路包括第一电源电路和第二电源电路，第一电源电路包括电源转换器U1、稳压二极管D1、电阻R4、电阻R5和电感L1，稳压二极管D1的阳极连接阻容盒内直流电源，稳压二极管D1的阴极连接电源转换器U1电源输入端，电源转换器 U1的控制端通过电阻R4连接稳压二极管D1的阴极，电源转换器U1的控制端通过电阻R5 接地，电源转换器U1的输出端通过电感L1输出5V电源，第一电源电路和第二电源电路的电路结构相同，第一电源电路用于输出3.3V电源。

为了避免本实施例在运行时，对铁路运输指挥***中的其他控制电路造成干扰，因此阻容盒在线监测装置采用单独的电源，同时为了达到信号隔离的目的，光耦U4的前级和后级分别采用不同的供电电压和不同的接地端，电源电路包括第一电源电路和第二电源电路，第一电源电路和第二电源电路的输入为直流电源，其中第一电源电路输出5V电压，第二电源电路输出3.3V电压。

第一电源电路中，电源转换器U1可以输出稳定5V电压，通过调整电阻R2和电阻R3的阻值来调节电源转换器U1的输出电压精度。第二电源电路同理。

如图4所示，本实施例中还包括报警电路，报警电路包括电容C18、变阻器RP1、运放U6、电阻R15、电容C20、报警器BL、发光二极管LED1和电容C19，运放U6的反相输入端连接变阻器RP1的滑动端，变阻器RP1的第一端通过电容C18连接主控单元，变阻器RP1 的第二端接地，运放U6的同相输入端接地，运放U6的输出端连接电阻R15的第一端，电阻 R15的第二端通过电容C20连接报警器BL的第一端，报警器BL的第二端接地，电阻R15 的第二端连接发光二极管LED1的阳极，发光二极管LED1的阴极通过电容C19接地。

本实施例中，当铁路信号阻容盒正常运行时，主控单元向报警电路的输入端输出低电平信号，报警电路不动作，当铁路信号阻容盒中电容的充放电状态出现异常时，主控单元向报警电路的输入端输出高电平信号，运放U6输出高电平，同时接通报警器BL和发光二极管 LED1，当现场工作人员收到报警信号时，以便采取相应维护措施，保证列车的正常运行。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种铁路信号阻容盒在线监测装置，其特征在于，包括主控单元、电源电路、电容电压采集电路、光耦U4、隔离输出电路和无线通信单元，所述电源电路和所述隔离输出电路均与所述主控单元连接，所述主控单元借助所述无线通信单元与监控终端通信，所述光耦U4用于隔离所述电容电压采集电路和所述隔离输出电路，所述电容电压采集电路的输入端用于采集铁路信号阻容盒中的电容电压，所述电容电压采集的输出端连接所述光耦U4的输入端，所述光耦U4的输出端连接所述隔离输出电路的输入端，所述隔离输出电路输出端连接所述主控单元，所述电容电压采集电路包括电阻R11、稳压二极管VS1、电容C15和运放U3，所述运放U3的反相输入端通过所述电阻R11连接阻容盒中电容的正极，阻容盒中电容的负极接地，所述运放U3的同相输入端接地，所述稳压二极管VS1的阴极连接所述运放U3的反相输入端，所述稳压二极管VS1的阳极连接所述运放U3的同相输入端，所述运放U3的输出端通过所述电容C15连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的输出端通过所述电阻R12连接所述光耦U4的第一输入端，所述光耦U4的第二输入端连接5V电源。

2.根据权利要求1所述的一种铁路信号阻容盒在线监测装置，其特征在于，所述隔离输出电路包括运放U5、电阻R13、电容C16和电阻R14，所述运放U5的反相输入端连接所述光耦U4的第一输出端，所述运放U5的同相输入端连接所述光耦U4的第二输出端，所述运放U5的同相输入端接地，所述运放U5的输出端通过所述电阻R13连接所述运放U5的反相输入端，所述运放U5的输出端通过所述电容C16连接所述运放U5的反相输入端，所述运放U5的输出端通过所述电阻R14连接所述主控单元。

3.根据权利要求1所述的一种铁路信号阻容盒在线监测装置，其特征在于，所述电源电路包括第一电源电路和第二电源电路，所述第一电源电路包括电源转换器U1、稳压二极管D1、电阻R4、电阻R5和电感L1，稳压二极管D1的阳极连接阻容盒内直流电源，所述稳压二极管D1的阴极连接所述电源转换器U1电源输入端，所述电源转换器U1的控制端通过所述电阻R4连接所述稳压二极管D1的阴极，所述电源转换器U1的控制端通过所述电阻R5接地，所述电源转换器U1的输出端通过所述电感L1输出5V电源，所述第一电源电路和所述第二电源电路的电路结构相同，所述第一电源电路用于输出3.3V电源。

4.根据权利要求1所述的一种铁路信号阻容盒在线监测装置，其特征在于，还包括报警电路，所述报警电路包括电容C18、变阻器RP1、运放U6、电阻R15、电容C20、报警器BL、发光二极管LED1和电容C19，所述运放U6的反相输入端连接所述变阻器RP1的滑动端，所述变阻器RP1的第一端通过所述电容C18连接所述主控单元，所述变阻器RP1的第二端接地，所述运放U6的同相输入端接地，所述运放U6的输出端连接所述电阻R15的第一端，所述电阻R15的第二端通过所述电容C20连接所述报警器BL的第一端，所述报警器BL的第二端接地，所述电阻R15的第二端连接所述发光二极管LED1的阳极，所述发光二极管LED1的阴极通过所述电容C19接地。

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