一种道岔控制电路故障诊断系统的制作方法

1.本发明涉及铁路上的集中监测技术，特别是关于一种道岔控制电路故障诊断系统。

背景技术：

2.现有的道岔控制电路监测没有完全覆盖所有器材，监测点全部布置在室内，对室外电路没有监测，发生故障时无法给出故障的具体位置。
3.通常来讲可以将道岔的转辙控制分为两种动力形式，一种是手动扳道机控制法，另一种是电动转辙机控制法，这两种方式都有其自身的特点，应当结合实际情况加以运用，对于前者来说，在我国的运用情况比较少，其原理是通过手动以及电锁器联锁的方式来进行控制，对于后者来说它的优点比较明显，主要利用电动机来带动道岔的尖轨来进行位置的转辙，无论是正向转辙还是方向转撤都可以实现，道岔的开通位置将会形成两种不同的形式，采用电动转辙机的优点是道岔转换时间短、安全程度高，并且便于实现自动控制和远程控制，目前我国铁路基本普及了电动转辙机。
4.目前铁路上主要使用的转辙机控制电路主要有交流和直流两种。按照控制线缆条数可分为四线制和五线制道岔，控制线缆分别用于道岔的动作与表示，在实际现场运用中经常会出现线缆的断路与短路，室内道岔控制继电器组合电路故障，造成道岔不能正常动作或不能正常给出表示；出现道岔故障后，如何快速定位、及时维修处置，减少故障延时，恢复行车秩序，做好道岔故障的应急处理准备是日常生产的一项重要内容。道岔电路故障主要分为：道岔表示故障、道岔启动开路故障、道岔启动短路故障等。
5.目前，铁路上以及基本上应用了集中监测，对转辙机的动作以及表示电路关键点进行了监测，能够在一定程度上对道岔电路运行状态起到了监测以及判定作用。
6.但集中监测没有覆盖所有道岔组合继电器的监测，同时对关键的监测多数监测的点为继电器未使用的空接点，而未监测到真正使用继电器接点的状态，因此，当检查到故障时，只能反映被监测接点的故障，对真正被使用接点的状态不能如实反映，发生故障时，还需要人为介入分析，进行故障定位。
7.另外，集中监测主要监测点在室内，转辙机控制电路通过线缆延申到室外转辙机内部，集中监测无法给出室外线缆故障以及转辙机内部线缆故障，大部分故障均需要通过有经验现场人员通过图像数据分析以及相关经验数据事后分析，定位故障。

技术实现要素：

8.本发明目的是提供一种道岔控制电路故障诊断系统，以便实现在较短的时间内，获取故障位置和故障信息，为维修人员能及时对故障的判断和后续处理提供方便。
9.本发明的技术方案是：本发明涉及一种道岔控制电路故障诊断系统，其特征是：包括：监测中心管理单元、室内采集单元、室外采集单元，所述的监测中心管理单元、至少包括一个以上的室外采集单元和一个以上的室内采集单元，室外采集单元和室内采集单元分别
通过网络与监测中心管理单元网络连接；监测中心管理单元用于获取室外采集单元和室内采集单元的数据，通过数据趋势分析模块进行数据分析加工，给出各数据的状态量；用于通过获取室外采集单元和室内采集单元的历史数据和实时采集的数据进行对比分析，获取是否存在潜在的状态变化；所述的决策分析模块通过数据趋势分析模块给出结果数据对比电气特征库，分析出各电路的状态信息，调用专家库进行分析识别，通过故障定位模块给相关故障信息；如果专家库没有相关故障信息，更新专家库；所述的室外采集单元用于通过电流传感及电压传感单元非接触获取室外转辙机工作的交流电压和交流电流实时量；其中电流采集每条线缆通过的电流大小，通过采集调理电路实现数据转换。
10.所述的室内采集单元包括：交直流电压及交直流电流采集单元、隔离调理电路、数据采集子模块、数据采集处理单元、通信单元、电源单元，供给交直流电压及交直流电流采集单元、隔离调理电路、数据采集子模块、数据采集处理单元、通信单元需要的电压，通信单元与数据采集处理单元接口连接，将数据采集处理单元采集的信息发送给监测中心管理单元，由于监测中心管理单元进行分析处理。
11.所述的室内采集单元中的交直流电压及交直流电流采集单元包括：多路交直流电压采集通道、3路交流电流采集通道和多路直流电流采集通道；其中交直流电压及交直流电流采集单元中的多路交直流电压采集通道回路包括：热敏电阻、熔断器和高阻分压器；安装在的转辙机动作电压及表示电压的回路中，多路交直流电压采集通道安装在转辙机动作电压及表示电压的回路中，多路交直流电压采集通道分别通过隔离调理电路与数据采集子模块接口连接；由数据采集子模块通过接口连接数据采集处理单元，实现对转辙机动作电压及表示电压的电压传感采集处理。
12.所述的3路交流电流采集通道通过隔离调理电路与数据采集子模块接口连接；由数据采集子模块通过接口连接数据采集处理单元，实现对转辙机动作电流、道岔组合各继电器工作电流传感采集装置采用非接触方式。
13.所述的3路交流电流采集通道中的交流电流传感器布置在各继电器的励磁线圈上，通过采集励磁线圈的电流，可以判定出继电器的健康状态以及其励磁控制回路上其它控制接点的状态。
14.所述的多路直流电流采集通道通过隔离调理电路与数据采集子模块接口连接；由数据采集子模块通过接口连接数据采集处理单元，多路直流电流采集通道采集道岔组合继电器工作电流；多路直流电流采集通道中的转辙机动作电压及电流传感装置器布置在断相保护器输入及输出端，通过数据采集子模块实现动作电压及电流的采集，并将采集的数据上传到数据采集处理单元。
15.所述的室外采集单元包括：室外电流采集单元、室外电压采集单元、采集调理电路、室外数据采集处理单元、室外通信单元、室外电源单元；室外采集单元通过室外电流采集单元和室外电压采集单元采集通向转辙机道岔控制电路的四线制和五线制道岔交流电压信号；室外电流采集单元和室外电压采集单元采用互感器检测，有效的实现与被测电路的隔离，其中电流采集每条线缆需要一个电流传感装置，通过采集调理电路实现数据转换；
电压采集每对线缆需要两个电压传感装置，通过差分运算电路实现数据转换，转化后数据通过数据采集处理单元进行数据处理分析，计算出各监测点的实际电压及电流，通过通信单元将数据传输给监测中心管理单元。
16.所述的监测中心管理单元包括：数据采集接口模块、数据趋势分析模块、专家库、电气特征库、决策分析模块、故障定位模块，监测中心管理单元通过数据采集模块接口收集室外采集单元和室内采集单元的数据，通过数据趋势分析模块进行数据分析加工，给出各数据的状态量，以及通过以往历史数据对比分析是否存在潜在的状态变化，策分析模块通过数据趋势分析模块给出结果数据对比电气特征库，分析出各电路的状态信息，调用专家库进行分析识别，通过故障定位模块给相关故障信息，如果专家库没有相关故障信息，更新专家库。
17.本发明的优点是：本发明包括监测中心管理单元、至少一个以上的室外采集单元和一个以上的室内采集单元，室外采集单元和室内采集单元分别通过网络与监测中心管理单元网络连接；监测中心管理单元用于获取室外采集单元和室内采集单元的数据，通过数据趋势分析模块进行数据分析加工，给出各数据的状态量；用于通过获取室外采集单元和室内采集单元的历史数据和实时采集的数据进行对比分析，获取是否存在潜在的状态变化；决策分析模块通过数据趋势分析模块给出结果数据对比电气特征库，分析出各电路的状态信息，调用专家库进行分析识别，通过故障定位模块给相关故障信息；如果专家库没有相关故障信息，更新专家库。
18.本发明通过各直流电流传感器进行组合继电器励磁回路电流采样，通过对电流数据分析对比每个继电器电气特征库里标准的工作电流，对继电器的健康状态进行分析；并将数据归一化处理，绘制出道岔控制电路动作逻辑及时序图，通过对动作实时时序与道岔控制电路电气特征库里标准时序分析比对，进行故障分析，根据分析结果给出发生故障的具体器材；道岔动作过程其电压和电流也具有相对标准的电气特征，通过采集的实时电压与电流与电气特征库数据进行时序及电气特征对比分析，结合专家库数据，给出道岔动作电路趋势变化、断线故障、混线故障以及健康状态，并根据故障特点给出故障的器材以及发生故障的可能位置信息；道岔表示电路是在转辙机没有动作的情况下，给出转辙机位置信息，是保证列车安全通行的重要指示信息，通过室内外道岔表示传感采集装置进行实时表示电压采集，通过与电气特征库数据对比分析，结合专家库数据，可分析出表示电路正常与否以及根据趋势数据给出表示电路的健康状态；通过故障分析可判定出表示电路断线故障、混线故障、表示二极管击穿故障、表示继电器故障、表示变压器等故障。
附图说明
19.下面结合实施例附图对本发明作进一步说明:图1是系统整体架构图；图2是监测中心管理单元框图；图3是室外采集单元原理框图；图4是采集传感装置布置图；图5是室内采集单元结构图；图 6是道岔组合继电器工作电流传感装置布置图；
图7是转辙机动作电压电流传感装置布置图。
20.图中：1、监测中心管理单元；101、数据采集模块；102数据趋势分析模块；103、专家库；104、电气特征库；105、决策分析模块；106故障定位模块；2、室内采集单元；201、交直流电压采集单元；202、隔离调理电路；203、数据采集子模块；204、数据采集处理单元；205、通信单元；206电源单元；207、多路交直流电压采集通道； 208、3路交流电流采集通道；209、多路直流电流采集通道；3、室外采集单元；301、室外电流采集单元；302、室外电压采集单元；303、采集调理电路；304、室外数据采集处理单元；305、室外通信单元；306；室外电源单元。
具体实施方式
21.为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
22.如图1所示，本发明涉及一种道岔控制电路故障诊断系统，包括：监测中心管理单元1、室内采集单元2、室外采集单元3，所述的监测中心管理单元1包括一个以上的室外采集单元3和一个以上的室内采集单元2，室外采集单元3和室内采集单元2分别通过网络与监测中心管理单元1网络连接；如图中的2-1、2-2、2-n,3-1、3-2、3-n，分别代表了多个室内采集单元2和室外采集单元3。
23.监测中心管理单元1用于获取室外采集单元3和室内采集单元2的数据，通过数据趋势分析模块进行数据分析加工，给出各数据的状态量；用于通过获取室外采集单元3和室内采集单元2的历史数据和实时采集的数据进行对比分析，获取是否存在潜在的状态变化；决策分析模块105通过数据趋势分析模块给出结果数据对比电气特征库，分析出各电路的状态信息，调用专家库进行分析识别，通过故障定位模块106给相关故障信息；如果专家库没有相关故障信息，更新专家库。
24.如图2所示，监测中心管理单元1主要包括：数据采集模块101、数据趋势分析模块102、专家库103、电气特征库104、决策分析模块105、故障定位模块106，监测中心管理单元1通过数据采集模块接口101收集室外采集单元3和室内采集单元2的数据，通过数据趋势分析模块102进行数据分析加工，给出各数据的状态量，以及通过以往历史数据对比分析是否存在潜在的状态变化，决策分析模块105通过数据趋势分析模块102给出结果数据对比电气特征库105，分析出各电路的状态信息，调用专家库103进行分析识别，通过故障定位模块106给相关故障信息，如果专家库103没有相关故障信息，更新专家库。
25.如图3所示，室外采集单元3用于通过电流传感及电压传感单元非接触（实现与被测电路的隔离）获取室外转辙机工作的交流电压和交流电流实时量；其中电流采集每条线缆通过的电流大小，通过采集调理电路实现数据转换。
26.电压采集每对线缆需要两个电压传感装置，通过差分运算电路实现数据转换；转化后数据通过数据采集处理单元进行数据处理分析，计算出各监测点的实际电压及电流，通过通信单元将数据传输给监测中心管理单1。
27.如图3、图4所示，所述的室外采集单元3包括：室外电流采集单元301、室外电压采集单元302、采集调理电路303、室外数据采集处理单元304、室外通信单元305、室外电源单元306；室外采集单元3通过室外电流采集单元301和室外电压采集单元302采集通向转辙机
道岔控制电路的四线制和五线制道岔交流电压信号；室外电流采集单元301和室外电压采集单元302采用互感器检测，有效的实现与被测电路的隔离，其中电流采集每条线缆需要一个电流传感装置，通过采集调理电路实现数据转换，电压采集每对线缆需要两个电压传感装置，通过差分运算电路实现数据转换，转化后数据通过数据采集处理单元进行数据处理分析，计算出各监测点的实际电压及电流，通过通信单元将数据传输给监测中心管理单元1。
28.传感采集装置布置在转辙机控制电路线缆室外箱盒中，通过多个电压采集装置两两差分组合，可以测量出转辙机定操动作电压、反操动作电压、定位表示电压、反位表示电压，通过电流采集装置可以测量出转辙机的定操动作电流、反操动作电流。
29.如图5所示，室内采集单元2包括：交直流电压及交直流电流采集单元201、隔离调理电路202、数据采集子模块203、数据采集处理单元204、通信单元205、电源单元206，供给交直流电压及交直流电流采集单元201、隔离调理电路202、数据采集子模块203、数据采集处理单元204、通信单元205需要的电压，通信单元205与数据采集处理单元204接口连接，将数据采集处理单元204采集的信息发送给监测中心管理单元1，由于监测中心管理单元1进行分析处理。
30.室内采集单元2中的交直流电压及交直流电流采集单元201包括：多路交直流电压采集通道207、3路交流电流采集通道208和多路直流电流采集通道209；其中交直流电压及交直流电流采集单元201中的多路交直流电压采集通道207回路包括：热敏电阻、熔断器和高阻分压器；安装在的转辙机动作电压及表示电压的回路中，多路交直流电压采集通道207安装在转辙机动作电压及表示电压的回路中，多路交直流电压采集通道207分别通过隔离调理电路202与数据采集子模块203接口连接；由数据采集子模块203通过接口连接数据采集处理单元204，实现对转辙机动作电压及表示电压的电压传感采集处理。
31.如图6所示，所述的3路交流电流采集通道208通过隔离调理电路202与数据采集子模块203接口连接；由数据采集子模块203通过接口连接数据采集处理单元204，实现对转辙机动作电流、道岔组合各继电器工作电流传感采集装置采用非接触方式。
32.3路交流电流采集通道208中的交流电流传感器布置在各继电器的励磁线圈上，通过采集励磁线圈的电流，可以判定出继电器的健康状态以及其励磁控制回路上其他控制接点的状态。
33.如图7所示，所述的多路直流电流采集通道209通过隔离调理电路202与数据采集子模块203接口连接；由数据采集子模块203通过接口连接数据采集处理单元204，多路直流电流采集通道209采集道岔组合继电器工作电流。
34.多路直流电流采集通道209中的转辙机动作电压及电流传感装置器布置在断相保护器输入及输出端，通过数据采集子模块实现动作电压及电流的采集，并将采集的数据上传到数据采集处理单元。
35.实现道岔控制电路故障诊断，在原有道岔控制电路上增设各类采集传感器，在道岔室内控制电路锁闭继电器、定操继电器、反操继电器、一启动继电器、一启动复示继电器、二启动继电器、定位表示继电器、反位表示继电器、保护继电器、时间继电器以及表示变压器灯增加直流电流传感器，通过采集各传感器数值，判定各继电器的工作状态以及动作时
序是否正常，在室外转辙机hz-24盒子内的转辙机动作线缆及表示线缆，增设交流电压和电流传感器，转辙机动作过程中，可实时测量转辙机动作电流及电压，在转辙机到位后，可通过电压传感器测量转辙机的表示电压，系统通过室内外测试数据，结合电路状态，整体进行故障诊断。
36.转辙机道岔控制电路各继电器动作具有严格时序控制以及逻辑控制，只有每一个继电器动作满足时序要求以及逻辑控制要求，才能保证转辙机正确动作。通过各直流电流传感器进行组合继电器励磁回路电流采样，通过对电流数据分析对比每个继电器电气特征库里标准的工作电流，对继电器的健康状态进行分析，并将数据归1化处理，绘制出道岔控制电路动作逻辑及时序图，通过对动作实时时序与道岔控制电路电气特征库里标准时序分析比对，进行故障分析，根据分析结果给出发生故障的具体器材。
37.道岔动作过程其电压和电流也具有相对标准的电气特征，通过采集的实时电压与电流与电气特征库数据进行时序及电气特征对比分析，结合专家库数据，给出道岔动作电路趋势变化、断线故障、混线故障以及健康状态，并根据故障特点给出故障的器材以及发生故障的可能位置信息。
38.道岔表示电路是在转辙机没有动作的情况下，给出转辙机位置信息，是保证列车安全通行的重要指示信息，通过室内外道岔表示传感采集装置进行实时表示电压采集，通过与电气特征库数据对比分析，结合专家库数据，可分析出表示电路正常与否以及根据趋势数据给出表示电路的健康状态；通过故障分析可判定出表示电路断线故障、混线故障、表示二极管击穿故障、表示继电器故障、表示变压器等故障。
39.通过系统提供的专家库，根据现场发生的故障不断的完善专家库，以及趋势数据的积累，系统对故障分析和定位也将不断的提升。
40.采用本发明可完全覆盖道岔控制电路的各个器材，对各个器材的状态参量与电气特征库对比分析，结合专家库给出相关的故障信息，本发明将道岔控制电路监测延伸到室外，能够真实测量转辙机动作及表示的动态数据，反映设备真正的运行状态，通过故障分析，能快速的定位故障，给出故障位置信息，并通过趋势数据分析，对各设备的健康状态进行评估分析，给出合理的检修建议，真正做到预防性维修。
41.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种道岔控制电路故障诊断系统，其特征是：包括：监测中心管理单元（1）、室内采集单元（2）、室外采集单元（3），所述的监测中心管理单元（1）至少包括一个以上的室外采集单元（3）和一个以上的室内采集单元（2），室外采集单元（3）和室内采集单元（2）分别通过网络与监测中心管理单元（1）网络连接；监测中心管理单元（1）用于获取室外采集单元（3）和室内采集单元（2）的数据，通过数据趋势分析模块（102）进行数据分析加工，给出各数据的状态量；用于通过获取室外采集单元（3）和室内采集单元（2）的历史数据和实时采集的数据进行对比分析，获取是否存在潜在的状态变化；决策分析模块（105）通过数据趋势分析模块（102）给出结果数据对比电气特征库，分析出各电路的状态信息，调用专家库进行分析识别，通过故障定位模块（106）给相关故障信息；如果专家库没有相关故障信息，更新专家库；室外采集单元（3）用于通过电流传感及电压传感单元非接触获取室外转辙机工作的交流电压和交流电流实时量；其中电流采集每条线缆通过的电流大小，通过采集调理电路实现数据转换。2.根据权利要求1所述的一种道岔控制电路故障诊断系统，其特征是：所述的室内采集单元（2）包括：交直流电压及交直流电流采集单元（201）、隔离调理电路（202）、数据采集子模块（203）、数据采集处理单元（204）、通信单元（205、电源单元（206），供给交直流电压及交直流电流采集单元（201）、隔离调理电路（202）、数据采集子模块（203）、数据采集处理单元（204）、通信单元（205）需要的电压，通信单元（205）与数据采集处理单元（204）接口连接，将数据采集处理单元（204）采集的信息发送给监测中心管理单元（1），由于监测中心管理单元（1）进行分析处理。3.根据权利要求1所述的一种道岔控制电路故障诊断系统，其特征是：所述的室内采集单元（2）中的交直流电压及交直流电流采集单元（201）包括：多路交直流电压采集通道（207）、3路交流电流采集通道（208）和多路直流电流采集通道（209）；其中交直流电压及交直流电流采集单元（201）中的多路交直流电压采集通道（207）回路包括：热敏电阻、熔断器和高阻分压器；安装在的转辙机动作电压及表示电压的回路中，多路交直流电压采集通道（207）安装在转辙机动作电压及表示电压的回路中，多路交直流电压采集通道（207）分别通过隔离调理电路（202）与数据采集子模块（203）接口连接；由数据采集子模块（203）通过接口连接数据采集处理单元（204），实现对转辙机动作电压及表示电压的电压传感采集处理。4.根据权利要求3所述的一种道岔控制电路故障诊断系统，其特征是：所述的3路交流电流采集通道（208）通过隔离调理电路（202）与数据采集子模块（203）接口连接；由数据采集子模块（203）通过接口连接数据采集处理单元（204），实现对转辙机动作电流、道岔组合各继电器工作电流传感采集装置采用非接触方式。5.根据权利要求3所述的一种道岔控制电路故障诊断系统，其特征是：3路交流电流采集通道（208）中的交流电流传感器布置在各继电器的励磁线圈上，通过采集励磁线圈的电流，可以判定出继电器的健康状态以及其励磁控制回路上其它控制接点的状态。6.根据权利要求3所述的一种道岔控制电路故障诊断系统，其特征是：所述的多路直流电流采集通道（209）通过隔离调理电路（202）与数据采集子模块（203）接口连接；由数据采集子模块（203）通过接口连接数据采集处理单元（204），多路直流电流采集通道（209）采集
道岔组合继电器工作电流；多路直流电流采集通道（209）中的转辙机动作电压及电流传感装置器布置在断相保护器输入及输出端，通过数据采集子模块实现动作电压及电流的采集，并将采集的数据上传到数据采集处理单元。7.根据权利要求3所述的一种道岔控制电路故障诊断系统，其特征是：所述的室外采集单元（3）包括：室外电流采集单元（301）、室外电压采集单元（302）、采集调理电路（303）、室外数据采集处理单元（304）、室外通信单元（305）、室外电源单元（306）；室外采集单元（3）通过室外电流采集单元（301）和室外电压采集单元（302）采集通向转辙机道岔控制电路的四线制和五线制道岔交流电压信号；室外电流采集单元（301）和室外电压采集单元（302）采用互感器检测，有效的实现与被测电路的隔离，其中电流采集每条线缆需要一个电流传感装置，通过采集调理电路实现数据转换，电压采集每对线缆需要两个电压传感装置，通过差分运算电路实现数据转换，转化后数据通过数据采集处理单元进行数据处理分析，计算出各监测点的实际电压及电流，通过通信单元将数据传输给监测中心管理单元（1）。8.根据权利要求3所述的一种道岔控制电路故障诊断系统，其特征是：所述的监测中心管理单元（1）包括：数据采集模块（101）、数据趋势分析模块（102）、专家库（103）、电气特征库（104）、决策分析模块（105）、故障定位模块（106），监测中心管理单元（1）通过数据采集模块接口（101）收集室外采集单元（3）和室内采集单元（2）的数据，通过数据趋势分析模块（102）进行数据分析加工，给出各数据的状态量，以及通过以往历史数据对比分析是否存在潜在的状态变化，决策分析模块（105）通过数据趋势分析模块（102）给出结果数据对比电气特征库（105），分析出各电路的状态信息，调用专家库（103）进行分析识别，通过故障定位模块（106）给相关故障信息，如果专家库（103）没有相关故障信息，更新专家库。

技术总结

本发明涉及关于一种道岔控制电路故障诊断系统，其特征是：它包括监测中心管理单元、至少一个以上的室外采集单元和一个以上的室内采集单元，室外采集单元和室内采集单元分别通过网络与监测中心管理单元网络连接；监测中心管理单元用于获取室外采集单元和室内采集单元的数据，通过数据趋势分析模块进行数据分析加工，给出各数据的状态量；用于通过获取室外采集单元和室内采集单元的历史数据和实时采集的数据进行对比分析，获取是否存在潜在的状态变化。本发明以便实现在较短的时间内，获取故障位置和故障信息，为维修人员能及时对故障的判断和后续处理提供方便。的判断和后续处理提供方便。的判断和后续处理提供方便。