轨道转辙机功率传感器设计说明

概括电动转辙机是铁路系统中重要的电信号设备。它的主要作用是改变铁路道岔的开口方向，反映道岔的状态和位置。道岔的可靠动作对提高铁路运输效率、保障行车安全起着至关重要的作用。随着电气化和高速铁路的发展，铁道部对铁路电气设备的检查和维护提出了更高的要求，以确保行车安全。开关机作为开关转换装置，是实现联锁控制的关键设备，其有功功率和工作电流是检验开关机电气本文设计了一种工业应用的三相电机功率在线监测系统。采用多参数功率采第一章绪论在铁路现场运行中，铁路监控信号起着非常重要的作用。铁路信号监测系统运输管理自动化和列车运行自动化控制、改善铁路员工工作环境、保障铁路交通家的信号技术和设备相比，还存在一定差距。中国自主研发的系列零部件是一个系统集成的过程。调度集中调度监控设备也是采用已形成的标准软硬件产品和操理的维护测试方法。铁路信号监控系统是保障铁路交通安全、提高运输效率缺少的辅助设备。监控系统减少了维护对运输的干扰，逐步向预防性状态维展成系统、设计、工业生产、施工、维护成套的信号系统。但场经济的不断进步，对我国整个技术水平产生了相当大的影响生了较大的影响。铁路相关技术部门和公司相继成立。提速，的方式。列车速度的不断提高对铁路信号系统提出了更高的要第二章站点结构概述警红标志应设置在两条中心线到警红标志距离均为2米的地方，即两条支线的中心线相距4米的地方。3.设置信号的坐标2.2.2轨道电路原理信号灯熄灭。如果轨道电路损坏或断开，也不足以打开轨道继电器。如果发生这种情况，系统会提示您不要通过火车。轨道电路空闲时，即两条铁轨完整，没有列车在轨道上通过，即轨道电路空闲时，电路回路电流通过两条铁轨和轨道继电器，使控制轨道继电器吸合，前触点自动闭合，控制信号等。这意味着你可以通过火车。2.3铁路道岔及典型安全问题道岔是火车改轨的中间线路连接设备。站场内各线路的连接应由铁路道岔装置控制。道岔的安全意义重大。从实际运行中可以看出，道岔对保障列车安全起到了重要作用，但其自身的抗破坏性较弱，会引发一系列问题。单道岔是最常见的道岔之一。普通的单道岔只能同时作用于一个道岔，即把一条线路上的进站列车拉到另一条轨道上。而这两条线中的一条是曲线，另一条必须是直线。1)道岔装置设备：道岔装置主要包括两条基本轨、两条轨道轨道和一台电动道岔机。通过电动转辙机的运动，可以移动尖轨的位置，进而确定轨道转辙的方向。轨道点轨是道岔机的重要组成部分，通过连杆与电动道岔机连接。2)基础轨及安全防护部分：该部分主要由护栏、基础夹板和翼轨组成。两条连接轨迹相交处的安全性。从下图可以看出，两条翼轨之间会有一定的间隙，这是一个有害的空间，如果太大，会影响火车的通过。在实际操作中必须避免这种危险。因此，需要增加护栏部分，可以引导来车的车轮。3)连接部分：该部分主要由两条导轨和两条直线导轨组成。它的作用是将转2.3.2电动开关机开关控制2.3.3铁路道岔的典型安全问题图图2.2Tip轨道切换障碍物的D制导原理2)动铁芯轨叉开关造成的障碍物：如果有这样的辙叉的切换方向与尖轨的切换方向不一致。这种不一致会导致经过的机车脱轨。因障碍阻碍活动心轨无法开向侧股因障碍阻碍活动心轨无法开向侧股障碍物长心轨帮轨直轨活动心轨辙叉短心轨尖轨位置通向侧股转辙机同步联动机构4)轨道电路造成的障碍：在该系统中，每条钢轨都是轨道电路的三相四线电机功率在线监测。采用专用电源芯片对电源信号进行检测，2.5监控系统总体方案信号监控系统需要检测的信号包括：轨道开关机电源、工作电流、灯丝电压、轨道继电器电压、开关电压、电源接地电流等多路信号。其优点是上位机界面显示，易于现场人员接受；测量信息可以保存、查询、调用，②检测方式采用下位机中断请求和上位机响应的处理方式，使测量过程③信号采集部分采用光电隔离技术、阻容滤波网络能量芯片PC机电流互感器电压互感器看门狗主机监测系统主机监测系统上位机系统总线系统下位机(嵌入式系统)1,压力传感器1,压力传感器2,电压传感器2,电压传感器3,功率传感器3,功率传感器4,电流传感器4,电流传感器5,缺口位移检测5,缺口位移检测下位机(嵌入式系统)下位机(嵌入式系统)图2.5系统示意图图2.5系统示意图列举了铁路运营系统中铁路道岔经常出现的安全第三章下位机系统软硬件设计与实现流水线(式处理器三相电能芯片电压电流互感器流水线(式处理器三相电能芯片电压电流互感器JTAG在线调试电路模式1四路电流源模式2485通讯模块复位电路四个电流源将采集到的功率信号和三个电流信号转换成4-20mA电流信号。在实际应用中，有专门的仪器用来检测和测量采集到的信号；另一种方式是4模块将信号与上位机进行通讯，并将信号实时传输给上位机，用于显示、存储、3.2.2功率信号计算原理电路。无需外接数据采集芯片，系统集成度高。采用双端差分信号输入形式，减少干扰源。在该芯片中，完成了有功功率的计算，去率也至少包含21次谐波。谐波信息信号。∠90°+0c₈¹。∠90°位通道参与三相三线测量。但是，通道的参数ATT7022a可以B单独发布，只要将B相应的信号添加到通道的电压和电流通道[13]。在三相三线模式下仍然可以读相位校正3.2.3电压和电流有效值测量通过对电压采样值取平方根得到数字滤波等一系列运算，得到轨道电路接收端电压和列车信号灯电压有效值测量1000mv值，输入信号电压有效值的误差0.5%为电压通道小于10mV具体电压有效值测量处理原理图如下：Ur电动开关机的电流测量是通过电流采样值的平方根、数字滤波等一系列运算IrIr1V，带64字节电池备份RAM和后备稳压器；片上上电复位、VDD监控和温度3.3.2信号采集电路在高速流水线指令结构下，可以达到程序执行速度50MIPS,从而满足系统的实时性。相应的信号值在中断模式下从寄存器中读取。ATT7022a信号采集电路如下图]:对这个信号做了两种处理：第一种是对与上位机相连的检测系统，需要做RS-485总线通讯处理。测量仪器的另一个模块是模有效电流信号转换成4~20mA电流信号进行测量显示。在实际应用中，可以根据3.3.3光隔离RS-485总线模块接，而是通过高速光耦连接6N137。光隔离RS-485总线电路如图3所示：光耦电路中使用的两个电源VCC必须VDD完全隔离，否则光耦将毫无意义。电源的完全隔离可以使用小功率电源隔离模块。为避免后续信号处理部分带电，避免数字信号对模拟信号的干扰，提高系统性能，采用高速光电耦合器件。因为使用了串行模数转换器，电路接口变得简单，串行时钟变得非常高，普通的光电耦合器件远远不能满足要求。我们采用6N137速度高达10MHz“拉死”。因此，在两线端口和PTC总线4~10Ω之间串联了一个电阻为了防止对外部设备的强电磁干扰，可以选择防雷芯片[59]。另外，二极管TVS3.3.5电源电路DC/DC恒压隔离稳压单路输出(正压或负压)转换器，具体电路图如图3所图中电源转换电路中的芯片采用WB12058,输出稳压精度高，纹波小，隔离特性好，无需任何外接元件即可工作[3]。但是，当外界环境的电磁干扰比较强时，可以外加一个电感电容网络，可以达到很好的消除噪声的效果。该电路特别适用于需要高输出电压精度和纹波噪声抑制的电压转换器系统。DC/DC3.3.6电源监控电路该电路中使用的电源芯片ATT7022a包含一个电源监控电路，可以持续监控模拟电源AVcc。当电源电压低于时，芯片将被复位。±4V%这确保了在电路上电和断电时芯片的正确启动和正确操作。电源监控电路应置于延时和滤波环节，最大程度排除电源噪声引起的误差。如图3.12所示，该芯片要求AVc的波动不5)静电放电而采集到的二进制信号的0~65536范围为A=B*4/5+513.4.2数据采集程序框图及处理分析信子程序、平滑滤波程序和中断PWM输出子程序因。开机开机初始化到校表状态初始化到读数据状态读测量数据并求平均值计算输出脉冲宽度PCA中断标志位是否为1Y中断子程序中断入口中断入口N数据处理位为Y清允许输出标志数据存入输出寄存器中断返回软件系统采用汇编语言，方便调试和修改，及时满足系统的精确要求。在本系统中，每半个周期对三相电压电流信号采样1000个点，并ATT7022a在电源芯为四个样本，分别是平均功率和三相电流有效值。对收集到的数据信号进行平滑和滤波，以避免输出出现较大波动[4]。3.4.4精度校准方法分析使用ATT7022a此电源芯片需要校准。支持全数字校准，可实现通过数字校准得到的电表有功功率0.5s。具体校准流程表如下图所示：高频脉冲输出设置相位补偿区高频脉冲输出设置相位补偿区域设置置失压阈值设置比差补偿区域设置起动电流设比差补偿区域设置起动电流设置益选择能量累加模式设置其他参数设置设置结束图3.17参数设置流程图3.19参数设置流程图3.18分相校准表图3.20分相校正表3.4.5SPI通讯接口SPI端口实现数据读取，其SPI接口工作在从机模式，使用2条控制线和2条数据DIN的串行数据输入(输入引脚)用于将微处理器的数据(如数据/命令/地址等)传输到端口上ATT7022a的串行DOUT数据输出(输出引脚)用于从寄存器[ATT7022am。SCLK串行时钟(输入引脚)控制要移出或移入串行端口的数高位的数据采样到ATT7022a中间，在SCLK上升沿，ATT7022a将数据放在DOUT高位输出。在实际电路设计中，SPI应在信号线上串接一个小电阻，约50欧。输入端总会有一个寄生电容，加上这个电阻后，就可以形成一个低通滤波器，可以消除信号传输过程中产生的振荡现象，保证传输的正确性。如果外部电磁干扰较大，可以增加额外的电容。这里我们10pF通过实验选择左右电容[51。3.4.6软件抗干扰设计措施监控模块的性能好坏直接影响整个开关电源的工作。如果抗干扰措施的设计没有充分考虑，一旦干扰进入监控模块，就会造成误检误报警，从而导致整个系统瘫痪。该系统的软件抗干扰方法如下[30]。主要采用数字滤波和数字调零技术，消除A/D开关电路和转换电路的偏差，使信号平滑，减少干扰的影响。对各类数据，规定格式，采用校验、仪表校准技术、检错重传机制，提高可靠性。大量冗余指令用于提高软件执行的可靠性。第四章铁路信号计算机监控系统的设计与实现广泛应用于各个领域，是许多计算机软件开发人VB供了良好的接口设计能力，而且在计算机串行通信中具有很强的功能。所需的各种预置信号（数字信号）通过串口传输到单片机系统，再由单片机系统生成实际的模拟信号线性光电隔离器致到现场。预置值可分别显示在计算机软件窗口和PC单片机系统的预置数字表上。同时，现场测量的信号也可以通过线性光电隔以通过对该控件的属性和事件进行编程来轻松实现串行通信[53]。第五章总结与展望轨道开关机功率、工作电流）基于微处理器的流水线结构；此外，还包括对信号灯丝电压、跟踪继电器电压、开关电压、电源接地电流的实时监测。监控系统的开发过程。整个过程包括分析系统的设计需求；根据设计要求设计系统的框架结构；完成包括上位机和下位机在内的整个系统的电路设计；设计硬件电路和编写软件程序；进行抗干扰能力和精度测试；通过对系统各项功能的实际测试进电阻；还需要选择转换电阻。对于速度和精度更好的芯片，我们在测量开关机的至万千，欣慰的同时也很庆幸。令人欣慰的是，这两年我在汗水和努力到了很多让我受益的东西；幸运的是，我来到了一个非常好的环境，好老师和好朋友。在大家的指导和帮助下，我能够顺利完成学业，在表达我对邢老师的感激之情。是邢老师给了我一片天空，让我有空榜样。在这短短的时间里，他向我们展示了优秀教师和优秀研究员下了深刻的印象，使我受益终生。无论是学术研究还是与人打交道没有的东西，这也是我得到的最宝贵的财富。在此，我向他表示衷