一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是應用于大地電磁測量、無損探傷及生物測量等微弱磁信號的檢測領域中，具體地涉及一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置。
【背景技術】
[0002]目前城市軌道交通牽引系統(tǒng)采用直流供電，通過鋼軌回流。為了防止雜散電流的危害，牽引系統(tǒng)設計為不接地系統(tǒng)，直流供電設備采用絕緣安裝，鋼軌通過絕緣墊與大地絕緣。由于鋼軌具有縱向電阻，因此從運行車輛至變電所負母線之間的回流鋼軌上就產(chǎn)生電壓降，同時鋼軌與大地間存在一定的阻抗，使得鋼軌對大地之間產(chǎn)生電壓差，即軌道電位。
[0003]軌道交通中，地鐵輕軌的機車車廂設計與軌道是短路的，即保持同等電位，而在安裝站臺屏蔽門的系統(tǒng)中，為了保證乘客的安全，還將屏蔽門的非導電金屬部門與鋼軌相連。由于軌道電位的存在，乘客在上下車時，會在列車與站臺間產(chǎn)生“跨步電壓”，當此電壓過高時會對上下乘客造成危害或不適。在采用大雙邊供電時，牽引供電距離增大，軌道電位過高趨勢更加明顯。當發(fā)生某些故障時，可能會引起鋼軌對地電位的陡升。如接觸網(wǎng)與鋼軌發(fā)生金屬接觸短路，接觸網(wǎng)對架空地線發(fā)生金屬接觸故障，直流設備發(fā)生框架泄漏故障等都會引起軌道電位的異常過高。
[0004]為了保護人員的安全以及直流供電系統(tǒng)安全可靠的運行，一般要安裝軌道電位限制裝置(RPLD)來限制過高的軌道電位?，F(xiàn)行的RPLD存在諸多問題，誤動作，抗干擾能力差，以及與框架保護的配合問題，采用單點監(jiān)測其合理性有待進一步探討，這些都亟待改口 ο

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明就是針對上述問題，彌補現(xiàn)有技術的不足，提供一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置，本發(fā)明可以單獨使用也可以組網(wǎng)，便于對整個系統(tǒng)的軌道電位情況進行分析，從而為地鐵系統(tǒng)的安全運營提供保障。
[0006]為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案。
[0007]本發(fā)明一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置，其中包括限壓主回路、保護回路、電壓監(jiān)測電路、電流監(jiān)測電路、控制單元以及工作狀態(tài)顯示儀表；其結構要點是:限壓主回路是由電容、電阻、晶閘管與接觸器電路的組合、電壓監(jiān)測電路、電流監(jiān)測電路構成，電壓監(jiān)測電路和電流監(jiān)測電路并聯(lián)接在導軌與接地母線間；觸發(fā)器電路和晶閘管組合連接，同時并與控制單元LM3S8962微處理器相連接；控制單元LM3S8962微處理器外部再與電壓監(jiān)測電路和電流監(jiān)測電路、工作狀態(tài)顯示儀表、雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)相連接。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述控制單元是采用Luminary公司生產(chǎn)的LM3S8962微處理器，32位的ARM Cortex_M3內(nèi)核，自帶256KB高速flash存儲器，集成了 UART、CAN和以太網(wǎng)控制器，性能優(yōu)越非常適合工業(yè)控制場合；主要完成對鋼軌電壓的采集，和雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)的通訊、軌道電位限制裝置的動作控制，以及運行狀態(tài)信息的顯/Jn ο
[0009]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述限壓主回路采用兩組反向并聯(lián)的大功率晶閘管與接觸器的組合。
[0010]作為本發(fā)明的又一種優(yōu)選方案，所述電壓電流監(jiān)測電路分為裝置本身的電壓監(jiān)測電路和專用軌道電位傳感器的監(jiān)測電路，其均采用信號采集轉換電路，所述信號采集電路采用美國Maxim公司生產(chǎn)的16位A/D轉換器MAX1300，該器件具有± 12V的輸入范圍；其輸入通道電壓范圍可通過軟件配置，可以工作于+5v單電源條件下，片內(nèi)有自校準控制電路以及靈活的串行輸出模式，精度高、功耗極低、抗干擾能力強、成本低等特點，非常容易與微處理器接口，適合用于工業(yè)控制、儀表以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明的有益效果是。
[0012]本發(fā)明結合雜散電流監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)軌道電位監(jiān)控，由基于LM3S8962的軌道電位限制裝置系統(tǒng)構成，其中限壓主回路及其電壓電流監(jiān)測單元，實現(xiàn)了信號處理和AD轉換，和以太網(wǎng)的通訊以及軌道電位限制裝置的動作流程；最后又實現(xiàn)了軌道電位限制裝置和其他設備的配合，本發(fā)明裝置可以單獨使用也可以組網(wǎng)，便于對整個系統(tǒng)的軌道電位情況進行分析，從而為城市軌道交通的安全運營提供保障。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置系統(tǒng)框架圖。
[0014]圖2是本發(fā)明一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置系統(tǒng)組成框圖。
[0015]圖3是本發(fā)明一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置限壓主回路示意圖。
[0016]圖4是本發(fā)明一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置和其他設備的配合示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖2實施例所示，為本發(fā)明一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置系統(tǒng)組成框圖。圖中包括限壓主回路、保護回路、電壓監(jiān)測電路、電流監(jiān)測電路、控制單元以及工作狀態(tài)顯示儀表；限壓主回路是由電容、電阻、晶閘管與接觸器電路的組合、電壓監(jiān)測電路、電流監(jiān)測電路構成，電壓監(jiān)測電路和電流監(jiān)測電路并聯(lián)接在導軌與接地母線間；觸發(fā)器電路和晶閘管組合連接，同時并與控制單元LM3S8962微處理器相連接；控制單元LM3S8962微處理器外部再與電壓監(jiān)測電路和電流監(jiān)測電路、工作狀態(tài)顯示儀表、雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)相連接。
[0018]如圖3實施例所示，為本發(fā)明一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置限壓主回路示意圖。其中限壓主回路采用兩組反向并聯(lián)的大功率晶閘管與接觸器的組合，當發(fā)生短路或泄漏故障時，利用大功率晶閘管的快速導通來承受流過RPLD中的初始故障電流。每組晶閘管的導通與否取決于鋼軌與大地間電位差的極性，采用接觸器與兩晶閘管并聯(lián)是因為其觸點的機械動作時間遠遠大于晶閘管的導通時間，主要是考慮到其承受長時間通過電流而不發(fā)生過熱的緣由。電壓監(jiān)測回路用來連續(xù)監(jiān)測軌道與接地母排之間的電壓，當監(jiān)測電壓超過了預先設定的電壓值時，RPLD閉合。晶閘管與接觸器的優(yōu)先導通取決于監(jiān)測電壓達到的動作閾值等級。電流監(jiān)測電路用于監(jiān)測RPLD閉合時流過鋼軌與大地之間的電流，當該監(jiān)測電流低于預先設定電流值時，RPLD自動復位?？紤]到系統(tǒng)的可靠性，接觸器應該使用常閉節(jié)點，一旦RPLD出故障可以保證軌道電位不會異常升高。
【主權項】
1.一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置，其中包括限壓主回路、保護回路、電壓監(jiān)測電路、電流監(jiān)測電路、控制單元以及工作狀態(tài)顯示儀表；其特征在于:限壓主回路是由電容、電阻、晶閘管與接觸器電路的組合、電壓監(jiān)測電路、電流監(jiān)測電路構成，電壓監(jiān)測電路和電流監(jiān)測電路并聯(lián)接在導軌與接地母線間；觸發(fā)器電路和晶閘管組合連接，同時并與控制單元LM3S8962微處理器相連接；控制單元LM3S8962微處理器外部再與電壓監(jiān)測電路和電流監(jiān)測電路、工作狀態(tài)顯示儀表、雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)相連接。2.根據(jù)權利要求1所述的一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置，其特征在于:所述控制單元是采用Luminary公司生產(chǎn)的LM3S8962微處理器，32位的ARM Cortex_M3內(nèi)核，自帶256KB高速flash存儲器，集成了 UART、CAN和以太網(wǎng)控制器。3.根據(jù)權利要求1所述的一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置，其特征在于:所述限壓主回路采用兩組反向并聯(lián)的大功率晶閘管與接觸器的組合。4.根據(jù)權利要求1所述的一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置，其特征在于:所述電壓電流監(jiān)測電路分為裝置本身的電壓監(jiān)測電路和專用軌道電位傳感器的監(jiān)測電路，其均采用信號采集轉換電路，所述信號采集電路采用美國Maxim公司生產(chǎn)的16位A/D轉換器MAX1300，該器件具有±12V的輸入范圍。
【專利摘要】一種軌道電位監(jiān)控及其限制裝置。本發(fā)明具有可以單獨使用也可以組網(wǎng)，便于對整個系統(tǒng)的軌道電位情況進行分析，從而為城市軌道交通的安全運營提供保障。本發(fā)明包括限壓主回路、保護回路、電壓監(jiān)測電路、電流監(jiān)測電路、控制單元以及工作狀態(tài)顯示儀表；其結構要點是：限壓主回路是由電容、電阻、晶閘管與接觸器電路的組合、電壓監(jiān)測電路、電流監(jiān)測電路構成，電壓監(jiān)測電路和電流監(jiān)測電路并聯(lián)接在導軌與接地母線間；觸發(fā)器電路和晶閘管組合連接，同時并與控制單元LM3S8962微處理器相連接；控制單元LM3S8962微處理器外部再與電壓監(jiān)測電路和電流監(jiān)測電路、工作狀態(tài)顯示儀表、雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)相連接。
【IPC分類】B61L23/00, B61K9/08
【公開號】CN105438223
【申請?zhí)枴緾N201410474174
【發(fā)明人】陶建臣, 梁元峰
【申請人】陶建臣
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年9月18日