一种交流转辙机控制电路智能测试装置

摘要

本发明公开了一种交流转辙机控制电路智能测试装置，动作电压及相序检测电路完成五线之间电压信号及相序关系的检测，输出的模拟量信号与微控制器系统相连；微控制器系统对五线之间的电压及相序关系进行分析、判断转辙机室内控制电路的工作状态，根据转辙机室内控制电路的工作状态来控制动作模拟电路、表示模拟电路及操作按钮指示盘。动作模拟电路模拟交流转辙机的正常定转、正常、挤岔定转、挤岔反转；表示模拟电路模拟交流转辙机的定位、反位、四开状态；动作电流检测电路和表示电流检测电路完成系统电路电流的检测。本发明的有益效果是提供了能够智能化而且充分测试交流转辙机控制电路的智能装置，提高了测试的效率。

权利要求

1.一种交流转辙机控制电路智能测试装置，其特征在于：包括微控制器系统、 动作电压及相序检测电路、动作模拟电路、动作电流检测电路、表示模拟电路、 表示电流检测电路、操作按钮状态采集电路、操作按钮指示盘； 所述动作电压及相序检测电路与转辙机室内控制电路的五线X1、X2、X3、 X4、X5相连，完成五线之间电压信号及相序关系的检测，输出的模拟量信号与 微控制器系统相连；微控制器系统对五线之间的电压及相序关系进行分析、判断 转辙机室内控制电路的工作状态为定转、反转、定表、反表、故障五种状态之间 的一种，根据转辙机室内控制电路的工作状态来控制动作模拟电路、表示模拟电 路及操作按钮指示盘；所述动作模拟电路，接受微控制器系统的控制指令，模拟交流转辙机的正常 定转、正常、挤岔定转、挤岔反转； 所述表示模拟电路，接受微控制器系统的控制指令，模拟交流转辙机的定位、 反位、四开状态； 所述动作电流检测电路，完成动作电流的检测，其输出的模拟量信号输入至 微控制器系统，微控制器系统根据输入的信号来判断转辙机室内控制电路中动作 模拟电路的工作状态； 所述表示电流检测电路，完成表示电流的检测，其输出的模拟量信号与微控 制器系统相连，微控制器系统根据输入的信号来判断转辙机室内控制电路中表示 模拟电路的工作状态； 所述操作按钮状态采集电路，采集测试人员操作设定模拟转辙机的定位、反 位、四开三种信息的，采集测试人员操作设定转辙机转动时是正常转动还是挤岔 转动两种状态信息； 所述操作按钮指示盘，完成接受操作人员设定模拟转辙机定位、反位、四开 操作及转动时是正常转动还是挤岔转动操作；完成诊断结果的直观显示，诊断结 果通过液晶显示屏来显示。

2.按照权利要求1所述一种交流转辙机控制电路智能测试装置，其特征在于： 所述动作电压及相序检测电路在X1与X2之间、X1与X3之间、X1与X4之间、 X1与X5之间均设有电压传感器及隔离运算放大器，电压传感器的输出端连接 至隔离运算放大器，隔离运算放大器输出0-5V的模拟量信号至微控制器系统， 供微控制器系统进行运算分析。

3.按照权利要求1所述一种交流转辙机控制电路智能测试装置，其特征在于： 所述动作模拟电路包括模拟转辙机排骨节点继电器、转辙机电动机正常转动时的 模拟阻抗、转辙机电动机挤岔转动时的模拟阻抗；转辙机正常与挤岔转动通过转 换继电器来接通不同的模拟阻抗。

4.按照权利要求1所述一种交流转辙机控制电路智能测试装置，其特征在于： 所述X1、X2、X3分别与转换继电器连接至不同的电流传感器，模拟转辙机排 骨节点的继电器之间接有一个电流传感器，每个电流传感器的输出端接至一个隔 离运算放大器，隔离运算放大器输出的信号输入至微控制器系统。

说明书

一种交流转辙机控制电路智能测试装置

技术领域

[0001] 本发明属于铁路信号控制技术领域，涉及一种交流转辙机控制电路智能测试装置。

背景技术

[0002] 五线制三相交流转辙设备已经广泛应用于提速与高铁线路中。五线制交流转辙机的控制电路如图1所示，控制电路主要由表示回路和控制回路组成，控制电路通过X1、X2、X3、X4、X5与被控的转辙机相连，实现对转辙机的转动控制及位置状态的采集。该电路结构复杂、故障点较多。在日常运营过程中，五线制转辙机控制电路的故障排查依靠维护人员的能力及经验，存在人员素质要求高、故障排查时间长、难度大等问题。在新建线路时，五线制转辙机控制电路在设计与安装环节都可能出现错误，为确保顺利开通必须事先对转辙机控制电路进行充分的测试，由于线路受限等诸多原因导致室外转辙机的安装与室内控制设备的测试经常不能同步进行，需要专用的测试来进行配合测试。目前配合测试的设备只能简单的模拟转辙机的定、反操和定、反位表示功能，不能对转辙机控制电路进行充分的测试，不能及时的发现控制电路存在的问题。所以需要一种转辙机控制电路智能测试装置，提高测试的效率及充分性。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种交流转辙机控制电路智能测试装置，解决了五线制转辙机控制电路的故障排查依靠维护人员的能力及经验，存在人员素质要求高、故障排查时间长、难度大的问题。

[0004] 本发明所采用的技术方案是包括微控制器系统、动作电压及相序检测电路、动作模拟电路、动作电流检测电路、表示模拟电路、表示电流检测电路、操作按钮状态采集电路、操作按钮指示盘；所述动作电压及相序检测电路与转辙机室内控制电路的五线X1、X2、X3、X4、X5相连，完成五线之间电压信号及相序关系的检测，输出的模拟量信号与微控制器系统相连；微控制器系统对五线之间的电压及相序关系进行分析、判断转辙机室内控制电路的工作状态为定转、反转、定表、反表、故障五种状态之间的一种，根据转辙机室内控制电路的工作状态来控制动作模拟电路、表示模拟电路及操作按钮指示盘。所述动作模拟电路，接受微控制器系统的控制指令，模拟交流转辙机的正常定转、正常、挤岔定转、挤岔反转；所述表示模拟电路，接受微控制器系统的控制指令，模拟交流转辙机的定位、反位、四开状态；所述动作电流检测电路，完成动作电流的检测，其输出的模拟量信号输入至微控制器系统，微控制器系统根据输入的信号来判断转辙机室内控制电路中动作模拟电路的工作状态；所述表示电流检测电路，完成表示电流的检测，其输出的模拟量信号与微控制器系统相连，微控制器系统根据输入的信号来判断转辙机室内控制电路中表示模拟电路的工作状态；所述操作按钮状态采集电路，采集测试人员操作设定模拟转辙机的定位、反位、四开三种信息的，采集测试人员操作设定转辙机转动时是正常转动还是挤岔转动两种状态信息；所述操作按钮指示盘，完成接受操作人员设定模拟转辙机定位、反位、四开操作及转动时是正常转动还是挤岔转动操作；完成诊断结果的直观显示，诊断结果通过液晶显示屏来显示。

[0005] 进一步，所述动作电压及相序检测电路在X1与X2之间、X1与X3之间、X1与X4之间、X1与X5之间均设有电压传感器及隔离运算放大器，电压传感器的输出端连接至隔离运算放大器，隔离运算放大器输出0-5V的模拟量信号至微控制器系统，供微控制器系统进行运算分析。

[0006] 进一步，所述动作模拟电路包括模拟转辙机排骨节点继电器、转辙机电动机正常转动时的模拟阻抗、转辙机电动机挤岔转动时的模拟阻抗；转辙机正常与挤岔转动通过转换继电器来接通不同的模拟阻抗。

[0007] 进一步，X1、X2、X3分别与转换继电器连接至不同的电流传感器，模拟转辙机排骨节点的继电器之间接有一个电流传感器，每个电流传感器的输出端接至一个隔离运算放大器，隔离运算放大器输出的信号输入至微控制器系统。

[0008] 本发明的有益效果是提供了能够智能化而且充分测试交流转辙机控制电路的智能装置，提高了测试的效率。

附图说明

[0009] 图1为一种交流转辙机控制电路；

[0010] 图2为本发明交流转辙机控制电路智能测试装置结构示意图；

[0011] 图3为本发明交流转辙机控制电路智能测试装置的电路原理图；

[0012] 图4为X1与X2之间的电压传感器及隔离运算放大器电路连接示意图；

[0013] 图5为X1与X3之间的电压传感器及隔离运算放大器电路连接示意图；

[0014] 图6为X1与X4之间的电压传感器及隔离运算放大器电路连接示意图；

[0015] 图7为X1与X5之间的电压传感器及隔离运算放大器电路连接示意图；

[0016] 图8为X1与K3连接电流传感器至对应的隔离运算放大器电路连接示意图；

[0017] 图9为X2与K3连接电流传感器至对应的隔离运算放大器电路连接示意图；

[0018] 图10为X3与K3连接电流传感器至对应的隔离运算放大器电路连接示意图；

[0019] 图11为模拟转辙机排骨节点的继电器K1、K2之间的电流传感器输出端接至隔离运算放大器电路连接示意图；

[0020] 图12为交流转辙机控制电路智能测试装置的操作人员按钮指示盘示意图；

[0021] 图13为交流转辙机控制电路智能测试装置的按钮采集电路示意图。

具体实施方式

[0022] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

[0023] 图1为一种交流转辙机控制电路，本发明的交流转辙机控制电路智能测试装置如图2所示，包括微控制器系统1、动作电压及相序检测电路2、动作模拟电路3、表示模拟电路4、动作电流检测电路5、表示电流检测电路6、操作按钮状态采集电路7、操作人员操作按钮指示盘8。

[0024] 如图3所示，动作电压及相序检测电路2包括X1与X2之间的电压传感器2-1、X1与X3之间的电压传感器2-2、X1与X4之间的电压传感器2-3、X1与X5之间的电压传感器2-4及四组隔离运算放大器图4、图5、图6、图7，电压传感器2-1、2-2、2-3、2-4的输出端分别连接至对应的隔离运算放大器图4、图5、图6、图7，隔离运算放大器输出0-5V的模拟量信号输入至微控制器系统的具有模数转换功能的引脚。

[0025] 动作模拟电路3包括模拟转辙机排骨节点的继电器K1(包括K1B、K1C、K1D、K1F、K1G)、K2(包K2C、K2D、K2E、K2F、K2G)；转辙机电动机正常转动时的模拟阻抗R1、R2、R3；转辙机电动机挤岔转动时的模拟阻抗R4、R5、R6；转辙机正常与挤岔转动的转换继电器K3(包括K3E、K3F、K3G)。K1和K2均为具有两组常闭接点C、D、三组常开接点E、F、G的PCB板载电磁继电器，K3为具有3组前、后接点的PCB板载电磁继电器B、C、D。X1与K3连接至电流传感器2-5，X2与K3通过模拟转辙机排骨节点连接至电流传感器2-6，X3与K3通过模拟转辙机排骨节点连接至电流传感器2-7。电流传感器2-5、2-6、2-7的输出端分别连接至对应的隔离运算放大器图8、图9、图10。模拟转辙机排骨节点的继电器K1、K2之间接有电流传感器2-8，电流传感器的输出端接至隔离运算放大器图11。隔离运算放大器图4输出的信号输入至微控制器系统的具有模数转换功能的引脚。检测到室内控制电路接通动作电源，CPU动作排骨节点K3F、K3G、K3E、K2F接通，根据操作人员选择的转动方式接通正常转动模拟电阻或挤岔转动模拟电阻。电压传感器2-1、2-2、2-3、2-4测量动作电压，电流传感器2-5、2-6、2-7测量动作电流，CPU将采集到的电流曲线绘制在操作面板上。

[0026] 表示模拟电路4，模拟交流转辙机的定位、反位、四开状态。检测到室内控制电路接通定位表示电源，CPU动作排骨节点K3F、K3G、K2C、K1B、K2D、K1D接通，接通定位表示电路；检测到室内控制电路接通反位表示电源，CPU动作排骨节点K3F、K3G、K2C、K1B、K2D、K1D接通，接通反位表示电路。如图4所示，其表示电流大小、方向由传感器2-8测量后送至微处理器系统。

[0027] 动作电流检测电路5如图3所示，电流传感器2-5、2-6、2-7的两个引脚接入转辙机动作电路中，用于测量动作电流的大小、方向。电流传感器2-5、2-6、2-7的另外两个引脚接入电流检测电路，如图8、图9、图10所示，其输出的模拟量信号，通过两级放大器变换，其输出的模拟量信号与微控制器系统1的引脚相连，微控制器系统对输入的模拟信号进行A/D转换，绘制动作电流曲线。

[0028] 表示电流检测电路6如图3所示，传感器2-8的两个引脚串接在表示模拟电路中，用于测量表示电流的大小、方向。电流传感器2-8的另外两个引脚接入电流检测电路，如图11所示，其输出的模拟量信号，通过两级放大器变换，其输出的模拟量信号与微控制器系统1的引脚相连，微控制器系统对输入的模拟信号进行A/D转换后输出测量值。

[0029] 所述的一种交流转辙机控制电路智能测试仪，所述的操作按钮状态采集电路7，如图12所示，采集测试人员操作设定模拟转辙机的定位、反位、四开三种信息的，采集测试人员操作设定转辙机转动时是正常转动还是挤岔转动两种状态信息。当某个自复式按钮被按下时，CPU会采集到一个低电平，从而采集到按钮被按下的动作，再执行相应的动作。如果按钮是纽子开关，CPU则会采集到一个电平跳变，从而采集到操作人员的设定来执行相应操作。

[0030] 所述的一种交流转辙机控制电路智能测试仪，所述的操作人员操作按钮指示盘8，如图13所示，完成接受操作人员设定模拟转辙机定位、反位、四开操作设定及转动时是正常转动还是挤岔转动两种状态的操作设定；绘制转辙机动作电流曲线；显示动作电压大小、相序；给出表示电流大小、方向；给出道岔当前状态；给出诊断结果的直观显示。

[0031] 本发明系统的工作原理：

[0032] 在转辙机模拟定转或反转过程中测量X1与X2、X5或X1与X3、X4之间动作电压、相序是否正确。正确说明转辙机动作电路正常；若不正确给出缺相或相序关系错误的诊断结果。

[0033] 转辙机停止转动后，测量X1与X2、X4之间或X1与X3、X5之间表示电压是否正确。无电压说明表示电源未接入电路，给出断线诊断结果；电压不正确，无表示电流说明表示变压器接反，给出诊断结果。

[0034] 转辙机停止转动后，测量X1与X2、X4之间或X1与X3、X5之间电流方向、大小是否正确。正确说明转辙机表示电路正常；若不正确则需要结合其他诊断结果进行进一步判断，如此时无电流且动作电路缺相则表示动作电路断线或虚焊，给出诊断结果；如此时无电流但表示电压正常，说明DBJ或FBJ接反，给出诊断结果。

[0035] 转辙机停止转动后，动作电压、表示电压、表示电流均正常，但采集到的动作电流异常如漂移或不正常尖峰，说明混线故障，给出诊断结果。

[0036] 具体的，微控制器系统包括一片智能单片机芯片AT90CAN128。微控制器系统采集前述的电流、电压信号，经模数转换供智能检测软件处理分析，判断室内控制电路的工作状态，并诊断给出显示。智能检测方法为：

[0037] 1测量X1与X2、X3、X4、X5之间的电压、相序。若X1与X2、X1与X5之间有交流380V电压且相序正确，则说明室内执行定转操作，转入2。若X1与X3、X1与X4之间有交流380V电压且相序正确，则说明室内执行反转操作，转入3。若X1与X2有380V电压，但X1与X5之间没有电压，则判断X5断线故障；若X1与X5有380V电压，但X1与X2之间没有电压，则判断X2断线故障；若X1与X3有380V电压、但X1与X4之间没有电压，则判断X4断线故障；若X1与X4有380V电压、但X1与X3之间没有电压，则判断X3断线故障。若相序错误，则判断电源接入的相序不正确，结束。

[0038] 2检测到室内执行定转操作后，CPU动作排骨节点K3F、K3G、K3E、K2F接通，判断“转动模式”是否为“正常转动”模式，是“正常转动”则动作K4接入模拟转辙机正常转动模拟电阻R1、R2、R3，否则K4接入转辙机挤岔动作模拟电阻R4、R5、R6。测量电流传感器上的动作电流，模拟转辙机转动3s后，转入4。

[0039] 3检测到室内进行反转操作后，CPU动作排骨节点K3F、K3E、K1D、K1C接通，判断“转动模式”是否为“正常转动”模式，是“正常转动”则动作K4接入模拟转辙机正常转动模拟电阻R1、R2、R3，否则K4接入转辙机挤岔动作模拟电阻R4、R5、R6。测量电流传感器上的动作电流，模拟转辙机转动3s后，转入5。

[0040] 4模拟定转结束后，CPU动作排骨节点K3F、K3G、K2C、K1B、K2D、K1D接通，接通定位表示电路，测量X1与X2、X1与X4之间的表示电压，电流传感器2-8测量表示电流。若X1与X2、X1与X4之间均无表示电压，判断表示电源未接入电路。若X1与X2之间有正常表示电压，X1与X4之间无电压，判断X4断线。若X1与X4之间有正常表示电压，X1与X2之间无电压，判断X2断线。若X1与X2、X1与X4之间均有正常大小的表示电压，但电流传感器上无表示电流，判断表示变压器接反。若测得表示电压交直流分量大小正确，方向正确，给出模拟转辙机定位表示信息，转入6。

[0041] 5模拟反转结束后，CPU动作排骨节点K3F、K3G、K2C、K1B、K2D、K1D接通，接通反位表示电路，测量X1与X3、X1与X5之间的表示电压，电流传感器2-8测量表示电流。若X1与X3、X1与X5之间均无表示电压，判断表示电源未接入电路。若X1与X3之间有正常表示电压，X1与X5之间无电压，判断X5断线。若X1与X5之间有正常表示电压，X1与X3之间无电压，判断X3断线。若X1与X3、X1与X5之间均有正常大小的表示电压，但电流传感器上无表示电流，判断表示变压器接反。若测得表示电压交直流分量大小正确，方向正确，给出模拟转辙机反位表示信息，转入6。

[0042] 6电流传感器测量表示电流方向、大小是否正确。若表示电流方向错误，但表示电压正常，说明DBJ或FBJ接反，给出诊断结果。若此时表示电流大小、方向正确，诊断转入7。

[0043] 7诊断动作电压、表示电压、表示电流均正常，但采集到的动作电流异常如漂移或不正常尖峰，说明混线故障，给出诊断结果。

[0044] 目前铁路施工人员验证转辙机室内外控制电路和表示电路的配线是否正确的过程中，需要将转辙机实物接入电路进行现场测试，这种方法费时费力。而接入转辙机实物进行测试时，很多故障状态需要施工人员分析得出故障诊断，效率较低。本发明提供了一种便携的转辙机控制电路智能测试仪，模拟五线制转辙机的工作原理，接入控制电路后能够迅速、直观给出电路故障点位置，减少现场施工人员工作量，提高了工作效率。

[0045] 以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。