CN111459138B - 道岔故障测试系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种道岔故障测试系统，包括：转辙机在线分析模块，用于分别连接转辙机和道岔控制电路；转辙机离线驱动模块，用于连接转辙机；控制模块，分别连接转辙机在线分析模块和转辙机离线驱动模块。采用本申请的道岔故障测试系统对道岔进行故障检测，降低对测试人员的要求，对于任意类型的转辙机，均可实现在线监测室内道岔控制电路和室外转辙机的工作状态，并为测试人员提供必要技术参数信息，从而可减少道岔故障的检测时间和处理时间，实现道岔故障进行快速定位，进而可提高测试效率以及列车的运行效率。

Description

道岔故障测试系统

技术领域

本申请涉及铁路信号技术领域，特别是涉及一种道岔故障测试系统。

背景技术

随着铁路技术的发展，出现了铁路道岔转换的技术。道岔控制电路是实现铁路道岔准备转换的关键设备，通过室内道岔控制电路和室外转辙机的结合，从而可实现道岔的转换。其中，室内道岔控制电路的工作状态与室外转辙机的工作状态正常与否关系到铁路运输的安全运行。目前，多数车站都采用计算机联锁，为判断道岔的电气特性和故障位置，一般多采用人工来分析微机监测系统提供的电流变化曲线和转换时间。

然而，采用传统方法来对铁路道岔进行测试，对测试人员有较高的要求，耗时耗力又影响行车效率，存在测试效率低的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高道岔测试效率的道岔故障测试系统。

一种道岔故障测试系统，系统包括：

转辙机在线分析模块，用于分别连接转辙机和道岔控制电路；转辙机在线分析模块用于采集当前检测数据，并将当前检测数据与历史检测数据进行对比，根据对比的结果确定初始故障设备；当前检测数据包括道岔控制电路的实时控制信号，转辙机的实时动作信号和转辙机的实时表示信号；历史检测数据包括历史故障数据；

转辙机离线驱动模块，用于连接转辙机；转辙机离线驱动模块用于获取转辙机的测试表示信号，以及基于接收到的操作指示信号、向转辙机传输相应的驱动信号，获取转辙机动作时的测试动作信号，并将测试表示信号、测试动作信号与历史故障数据进行对比，根据对比的结果确定目标故障设备；

控制模块，分别连接转辙机在线分析模块和转辙机离线驱动模块；控制模块用于在初始故障设备为转辙机或室外控制电缆时，向转辙机离线驱动模块传输操作指示信号。

在其中一个实施例中，系统还包括：

转辙机模拟模块，用于连接道岔控制电路；转辙机模拟模块用于根据接收到的状态指示信号进行配置，在配置完成时接收道岔控制电路传输的测试控制信号，并将测试控制信号与历史故障数据进行对比，根据对比的结果确定目标故障设备；

控制模块，连接转辙机模拟模块；控制模块还用于在初始故障设备为道岔控制电路时，向转辙机模拟模块传输状态指示信号。

在其中一个实施例中，控制模块还用于将获取到的转辙机离线驱动模块的信号采集类型与预设类型进行匹配，当匹配成功且初始故障设备为转辙机或室外控制电缆时，向转辙机离线驱动模块传输操作指示信号；

控制模块还用于将获取到的转辙机模拟模块的信号采集类型与预设类型进行匹配，当匹配成功且初始故障设备为道岔控制电路时，向转辙机模拟模块传输状态指示信号。

在其中一个实施例中，转辙机模拟模块还用于向控制模块传输测试控制信号；

控制模块还用于根据测试控制信号生成控制电路故障曲线。

在其中一个实施例中，转辙机模拟模块包括第一逻辑微处理器、第一通信电路、第一隔离电路、第一电压电流检测电路和用于连接道岔控制电路的负载电路；

第一逻辑微处理器分别连接第一通信电路、第一隔离电路和第一电压电流检测电路；第一电压电流检测电路连接负载电路；负载电路连接第一隔离电路；

第一通信电路连接控制模块。

在其中一个实施例中，转辙机在线分析模块包括第二逻辑微处理器、第二通信电路以及用于分别连接转辙机和道岔控制电路的第二电压电流检测电路；

第二逻辑微处理器分别连接第二电压电流检测电路和第二通信电路；第二通信电路连接控制模块。

在其中一个实施例中，转辙机离线驱动模块包括第三逻辑微处理器、第三通信电路、第三电压电流检测电路、动作驱动电路和第二隔离电路；

第三电压电流检测电路和动作驱动电路均用于连接转辙机；

第三逻辑微处理器分别连接第三通信电路、第三电压电流检测电路和第二隔离电路；第二隔离电路电连动作驱动电路；第三通信电路连接控制模块。

在其中一个实施例中，控制模块包括第四逻辑微处理器和连接第四逻辑微处理器的第四通信电路；

第四通信电路分别连接转辙机在线分析模块和转辙机离线驱动模块。

在其中一个实施例中，转辙机在线分析模块还用于向控制模块传输当前检测数据；

转辙机离线驱动模块还用于向控制模块传输测试表示信号和测试动作信号；

控制模块还用于根据当前检测数据生成道岔监测曲线，以及根据测试表示信号和测试动作信号生成转辙机故障曲线。

在其中一个实施例中，转辙机在线分析模块为直流转辙机在线分析模块或交流转辙机在线分析模块；

转辙机离线驱动模块为直流转辙机离线驱动模块或交流转辙机离线驱动模块。

上述道岔故障测试系统，系统包括：转辙机在线分析模块，用于分别连接转辙机和道岔控制电路；转辙机在线分析模块用于采集当前检测数据，并将当前检测数据与历史检测数据进行对比，根据对比的结果确定初始故障设备；当前检测数据包括道岔控制电路的实时控制信号，转辙机的实时动作信号和转辙机的实时表示信号；历史检测数据包括历史故障数据；转辙机离线驱动模块，用于连接转辙机；转辙机离线驱动模块用于获取转辙机的测试表示信号，以及基于接收到的操作指示信号、向转辙机传输相应的驱动信号，获取转辙机动作时的测试动作信号，并将测试表示信号、测试动作信号与历史故障数据进行对比，根据对比的结果确定目标故障设备；控制模块，分别连接转辙机在线分析模块和转辙机离线驱动模块；控制模块用于在初始故障设备为转辙机或室外控制电缆时，向转辙机离线驱动模块传输操作指示信号。采用本申请的道岔故障测试系统对道岔进行故障检测，降低对测试人员的要求，对于任意类型的转辙机，均可实现在线监测室内道岔控制电路和室外转辙机的工作状态，并为测试人员提供必要技术参数信息，从而可减少道岔故障的检测时间和处理时间，实现道岔故障进行快速定位，进而可提高测试效率以及列车的运行效率。

附图说明

图1为一个实施例中道岔故障测试系统的第一结构框图；

图2为一个实施例中道岔故障测试系统的第二结构框图；

图3为一个实施例中转辙机模拟模块的结构框图；

图4为一个实施例中转辙机在线分析模块的结构框图；

图5为一个实施例中转辙机离线驱动模块的结构框图；

图6为一个实施例中控制模块的结构框图；

图7为一个实施例中道岔故障测试系统的正反结构示意图；

图8为一个实施例中道岔故障测试系统的功能选择主页示意图；

图9为一个实施例中交流转辙机离线驱动模块的人机主界面；

图10为一个实施例中道岔电流曲线测试结果界面示意图；

图11为一个实施例中定操报表示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合；“多个”可以为至少两个的情况。

在列车的行驶过程中，可通过道岔转换系统对铁路道岔进行转换，以使列车可以驶向对应的目的地。道岔转换系统可以处于工作状态或测试状态，道岔转换系统可以包括道岔控制电路和转辙机。当道岔转换系统处于工作状态时，道岔控制电路向转辙机传输相应的控制信号，转辙机在接收到道岔控制电路传输的控制信号时，根据控制信号调整道岔的位置，从而可实现铁路道岔转换。其中，道岔控制电路可以设置在室内，转辙机可以设置在室外，道岔控制电路通过室外控制电缆连接转辙机，控制信号可依次经过道岔控制电路、室外控制电缆和转辙机，从而实现控制信号的传输。

当铁路道岔发生故障时，故障设备可以为道岔控制电路、室外控制电缆或者转辙机。本申请的道岔故障测试系统可通过转辙机在线分析模块获取道岔控制电路和转辙机的当前检测数据，并根据当前检测数据确定道岔转换系统是否发生故障，以及发生故障的初始故障设备。如果道岔转换系统发生故障，则可令道岔转换系统进入测试状态，通过转辙机离线驱动模块对转辙机进行测试，或者通过转辙机模拟模块对道岔控制电路进行测试，从而实现对道岔故障系统的故障分析。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种道岔故障测试系统，系统包括：

转辙机在线分析模块，用于分别连接转辙机和道岔控制电路；转辙机在线分析模块用于采集当前检测数据，并将当前检测数据与历史检测数据进行对比，根据对比的结果确定初始故障设备；当前检测数据包括道岔控制电路的实时控制信号，转辙机的实时动作信号和转辙机的实时表示信号；历史检测数据包括历史故障数据；

转辙机离线驱动模块，用于连接转辙机；转辙机离线驱动模块用于获取转辙机的测试表示信号，以及基于接收到的操作指示信号、向转辙机传输相应的驱动信号，获取转辙机动作时的测试动作信号，并将测试表示信号、测试动作信号与历史故障数据进行对比，根据对比的结果确定目标故障设备；

控制模块，分别连接转辙机在线分析模块和转辙机离线驱动模块；控制模块用于在初始故障设备为转辙机或室外控制电缆时，向转辙机离线驱动模块传输操作指示信号。

其中，道岔转换系统可处于工作状态和测试状态，当道岔转换系统处于工作状态时，当前检测数据可以包括道岔控制电路向转辙机传输的实时控制信号，以及转辙机实时表示信号和实时动作信号。历史检测数据可以包括历史故障数据，历史故障数据可以为各个故障状态下，道岔控制电路的检测数据和转辙机的检测数据。其中，各个故障状态可以包括转辙机故障状态、道岔控制电路故障状态和/或室外控制电缆故障状态等。进一步地，历史检测数据还可包括历史正常数据，也即无故障状态下，道岔控制电路的检测数据和转辙机的检测数据。

测试表示信号可以为转辙机处于测试状态时采集得到的表示信号；测试动作信号可以为转辙机处于测试状态时采集得到的动作信号。操作指示信号可用于指示转辙机离线驱动模块向转辙机传输相应的驱动信号，从而实现对室外道岔的定操或反操等驱动功能。

具体地，转辙机在线分析模块连接控制模块，且用于分别连接转辙机和道岔控制电路，进一步地，转辙机在线分析模块可通过室内分线盘接入，并并联在道岔控制电路和转辙机的X1(第一接线端)到X6(第六接线端)上。

转辙机在线分析模块可用于对直流道岔转换系统或交流道岔转换系统进行采集分析。当对直流道岔转换系统进行采集分析时，转辙机在线分析模块可进行直流四线制接通，即连接道岔控制电路和转辙机的X1至X4(第四接线端)，或者进行直流六线制接通，即连接道岔控制电路和转辙机的X1至X6；当对交流道岔转换系统进行采集分析时，转辙机在线分析模块可接通X1至X5(第五接线端)，从而可在不影响道岔转换系统本身工作状态的基础上，采集道岔转换系统的当前检测数据。

转辙机在线分析模块可将采集到的当前检测数据，与历史故障数据进行对比，并根据对比的结果得到确定初始故障设备；转辙机在线分析模块还可将采集到的当前检测数据，分别与历史故障数据和历史正常数据进行对比，并根据对比的结果确认道岔转换系统是否发生故障，若确认发生故障，则根据对比的结果得到确定初始故障设备。在得到初始故障设备时，转辙机在线分析模块可将初始故障设备传输给控制模块。

进一步地，实时控制信号、实时动作信号和实时表示信号均可以为电压信号。本申请中控制模块还可对转辙机在线分析模块进行配置和控制，从而使得转辙机在线分析模块能够测量出完整的道岔控制电路的输出电压以及转辙机的动作电压和表示电压，并通过与历史检测数据进行对比，根据对比结果确认输出电压、动作电压和表示电压是否存在异常，从而对道岔控制电路是否存在混线、断线等故障做出判断，且该测试方式对被测对象无影响，具备“在线”检测功能，并实现对道岔控制电路的初步故障诊断，测试定位出是室内控制电路故障还是室外转辙机故障或是室外控制电缆故障。

控制模块可分别连接转辙机在线分析模块和转辙机离线驱动模块。控制模块可接收转辙机在线分析模块传输的初始故障设备，若初始故障设备为转辙机或室外控制电缆，则控制模块向转辙机离线驱动模块传输操作指示信号，以通过转辙机离线驱动模块对转辙机进行测试。在一个示例中，控制模块可通过PS-LCD(Programmable Smart-LiquidCrystal Display，可编程液晶显示器)进行实现，从而可具有良好的人机交互界面。

转辙机离线驱动模块可用于连接转辙机，从而可对转辙机和/或室外控制电缆进行测试。进一步地，转辙机离线驱动模块可用于对直流道岔转换系统或交流道岔转换系统进行采集分析，通过将转辙机离线驱动模块的输出线直接连接到对应牵引点的转辙机的X1至X6上，从而可替代道岔控制电路对室外道岔进行控制。

具体而言，当对直流道岔转换系统进行采集分析时，转辙机离线驱动模块可采用直流四线制接通转辙机，或者采用直流六线制接通转辙机；当对交流道岔转换系统进行采集分析时，转辙机离线驱动模块可接通转辙机的X1至X5。

转辙机离线驱动模块可采集室外道岔的定位、反位、四开等状态信息，并可根据接收到的操作指示信号，向转辙机传输对应的驱动信号，以实现对室外道岔的定操或反操等驱动功能，且采集转辙机的测试表示信号和测试动作信号。

转辙机离线驱动模块通过分别测量测试表示信号和测试动作信号的电压、电流和相位，并将测试信号(包括测试表示信号和测试动作信号)与历史故障信号进行比对，从而可智能分析出各个牵引点转辙机的工作状态，并确认转辙机是否为目标故障设备。本申请可通过转辙机离线驱动模块对转辙机进行精确控制，从而可进一步确定故障原因和目标故障设备。

进一步地，转辙机离线驱动模块的数量可以为一个或者多个，转辙机离线驱动模块的数量可以与转辙机的数量对应，从而能够适应单机、双机、三机、四机、五机以及九机牵引的道岔，实现多机牵引道岔控制电路的测试与分析。例如对三机牵引的交流转辙机道岔进行测试，则道岔故障测试系统中可包括3块交流转辙机离线驱动模块。

针对不同数量的牵引，其技术参数、电气特征、动作间隔时间均可存在区别。历史故障数据可以为各牵引数量、各个故障状态下分别对应的道岔控制电路的检测数据和转辙机的检测数据，从而可提高故障分析的准确性。

上述道岔故障测试系统，系统包括：转辙机在线分析模块，用于分别连接转辙机和道岔控制电路；转辙机在线分析模块用于采集当前检测数据，并将当前检测数据与历史检测数据进行对比，根据对比的结果确定初始故障设备；当前检测数据包括道岔控制电路的实时控制信号，转辙机的实时动作信号和转辙机的实时表示信号；历史检测数据包括历史故障数据；转辙机离线驱动模块，用于连接转辙机；转辙机离线驱动模块用于获取转辙机的测试表示信号，以及基于接收到的操作指示信号、向转辙机传输相应的驱动信号，获取转辙机动作时的测试动作信号，并将测试表示信号、测试动作信号与历史故障数据进行对比，根据对比的结果确定目标故障设备；控制模块，分别连接转辙机在线分析模块和转辙机离线驱动模块；控制模块用于在初始故障设备为转辙机或室外控制电缆时，向转辙机离线驱动模块传输操作指示信号。采用本申请的道岔故障测试系统对道岔进行故障检测，降低对测试人员的要求，对于任意类型的转辙机，均可实现在线监测室内道岔控制电路和室外转辙机的工作状态，并为测试人员提供必要技术参数信息，从而可减少道岔故障的检测时间和处理时间，实现道岔故障进行快速定位，进而可提高测试效率以及列车的运行效率。

在一个实施例中，如图2所示，系统还包括：

转辙机模拟模块，用于连接道岔控制电路；转辙机模拟模块用于根据接收到的状态指示信号进行配置，在配置完成时接收道岔控制电路传输的测试控制信号，并将测试控制信号与历史故障数据进行对比，根据对比的结果确定目标故障设备；

控制模块，连接转辙机模拟模块；控制模块还用于在初始故障设备为道岔控制电路时，向转辙机模拟模块传输状态指示信号。

其中，状态指示信号可用于指示转辙机模拟模块模拟室外道岔相应的状态，例如可指示转辙机模拟模块模拟室外道岔的定位、反位、四开等状态。

具体地，控制模块可连接转辙机模拟模块，控制模块接收转辙机在线分析模块传输的初始故障设备，若初始故障设备为道岔控制电路，则向转辙机模拟模块传输状态指示信号。

转辙机模拟模块可连接控制模块，且用于连接道岔控制电路，从而可模拟室外道岔，并可通过道岔控制电路对虚拟道岔(即转辙机模拟模块)进行控制，实现道岔控制电路的测试。具体而言，转辙机模拟模块可根据接收到的状态指示信号进行配置，从而得到对应状态的虚拟道岔。此时，可通过道岔控制电路向转辙机模拟模块传输测试控制信号，使得转辙机模拟模块可根据接收到的测试控制信号进行动作操作。转辙机模拟模块可接收道岔控制电路传输的测试控制信号，通过测量测试控制信号的电压、电流大小以及相位，并与历史故障数据进行比对，从而可智能分析出室内道岔控制电路的工作状态，并确定道岔控制电路是否为目标故障设备。本申请中，道岔控制电路的室内驱动部分控制配置了虚拟转辙机模块的道岔故障测试系统，从而可进一步诊断故障原因和目标故障设备。

例如，转辙机模拟模块可根据接收到的状态指示信号进行配置，并配置为定位表示或者反位表示。然后在通过道岔控制电路对虚拟室外道岔进行反位操作或者定位操作。

进一步地，转辙机模拟模块可以为直流转辙机模拟模块或者交流转辙机模拟模块。其中，直流转辙机模拟模块可用于模拟直流转辙机，并连通道岔控制电路的X1至X5；交流转辙机模拟模块可用于模拟交流转辙机，并可采用直流四线制接通道岔控制电路，或者采用直流六线制接通道岔控制电路。

本申请中，转辙机在线分析模块、转辙机离线驱动模块、控制模块和转辙机模拟模块均可采用模块化设计，测试人员可根据实际现场需求，自由安装对应的模块，实现对道岔控制电路的测试，从而可提高道岔故障测试系统的便携性和适用性。无论道岔所采用的直流转辙机还是交流转辙机，本申请均可实现对道岔控制电路和室外道岔的在线监测。此外，还可通过转辙机离线驱动模块代替室内道岔控制电路部分对室外转辙机进行控制并分析工作状态；或者通过转辙机模拟模块模拟室外转辙机部分，从而可对道岔控制电路是否故障做出判断，进而可提高道岔故障测试系统的集成化程度，并减小系统的体积，便于广泛应用于铁路信号工程调试和开通过程中，或者应用在铁路电务系统的日常维护，以减轻测试人员的工作量，实现对道岔故障进行快速定位，提高工作效率。

在一个实施例中，其特征在于，转辙机在线分析模块为直流转辙机在线分析模块或交流转辙机在线分析模块；

转辙机离线驱动模块为直流转辙机离线驱动模块或交流转辙机离线驱动模块。

具体而言，本申请中转辙机在线分析模块可以为直流转辙机在线分析模块或交流转辙机在线分析模块，转辙机离线驱动模块可以为直流转辙机离线驱动模块或交流转辙机离线驱动模块。在本申请的方案中，无论道岔所采用的直流转辙机还是交流转辙机，本申请均可实现对道岔控制电路和室外道岔的在线监测，以及通过转辙机离线驱动模块对室外转辙机进行控制并分析其工作状态。

在一个实施例中，控制模块还用于将获取到的转辙机离线驱动模块的信号采集类型与预设类型进行匹配，当匹配成功且初始故障设备为转辙机或室外控制电缆时，向转辙机离线驱动模块传输操作指示信号；

控制模块还用于将获取到的转辙机模拟模块的信号采集类型与预设类型进行匹配，当匹配成功且初始故障设备为道岔控制电路时，向转辙机模拟模块传输状态指示信号。

其中，信号采集类型可用于指示该模块需要连接的转辙机类型，即用于指示该模块用于连接直流转辙机还是交流转辙机。

具体地，转辙机离线驱动模块可以为直流转辙机离线驱动模块或者交流转辙机离线驱动模块，转辙机模拟模块可以为直流转辙机模拟模块或者交流转辙机模拟模块。转辙机离线驱动模块可将自身的信号采集类型传输给控制模块，控制模块将接收到的转辙机离线驱动模块的信号采集类型与预设类型进行匹配，若转辙机离线驱动模块的信号采集类型与预设类型一致，则可向转辙机离线驱动模块传输操作指示信号，使得转辙机离线驱动模块可根据替代道岔控制电路对室外道岔进行测试。

类似地，转辙机模拟模块可将自身的信号采集类型传输给控制模块，控制模块将接收到的转辙机模拟模块的信号采集类型与预设类型进行匹配，若转辙机模拟模块的信号采集类型与预设类型一致，则可向转辙机模拟模块传输状态指示信号，使得转辙机模拟模块可根据替代室外道岔实现对道岔控制电路进行测试。

进一步地，转辙机在线分析模块可以为直流转辙机在线分析模块或交流转辙机在线分析模块。转辙机在线分析模块可将自身的信号采集类型传输给控制模块，控制模块将接收到的转辙机在线分析模块的信号采集类型与预设类型进行匹配，若转辙机在线分析模块的信号采集类型与预设类型一致，则对转辙机在线分析模块进行配置，并通过转辙机在线分析模块采集道岔转换系统的当前检测数据。

本申请通过将转辙机离线驱动模块的信号采集类型与预设类型进行匹配，以及将转辙机模拟模块的信号采集类型与预设类型进行匹配，当信号采集类型与预设类型一致时，转辙机离线驱动模块和转辙机模拟模块才可正常使用，从而可防止误插，避免误动作和人员失误导致的装置损坏或设备损坏，保证了道岔故障测试系统的安全性和可靠性。

在一个实施例中，转辙机模拟模块还用于向控制模块传输测试控制信号；

控制模块还用于根据测试控制信号生成控制电路故障曲线。

具体地，转辙机模拟模块可将采集到的测试控制信号传输给控制模块，控制模块可根据测试控制信号生成控制电路故障曲线。进一步地，转辙机模拟模块还可根据对比的结果确认故障原因，并向控制模块传输目标故障设备和故障原因。若确认目标故障设备为道岔控制电路，则控制模块可根据测试控制信号生成道岔控制电路的电流曲线和功率曲线，并将故障原因、电流曲线和功率曲线进行显示，从而可提高测试效率。

在一个实施例中，转辙机模拟模块包括第一逻辑微处理器、第一通信电路、第一隔离电路、第一电压电流检测电路和用于连接道岔控制电路的负载电路；

第一逻辑微处理器分别连接第一通信电路、第一隔离电路和第一电压电流检测电路；第一电压电流检测电路连接负载电路；负载电路连接第一隔离电路；

第一通信电路连接控制模块。

具体地，在转辙机模拟模块中，第一逻辑微处理器可分别连接第一通信电路、第一隔离电路和第一电压电流检测电路，第一电压电流检测电路连接负载电路，负载电路连接第一隔离电路，且用于连接道岔控制电路。第一通信电路可连接控制模块。

其中，第一电压电流检测电路可以包括第一调理电路、第一电流检测电路和第一电压检测电路。第一调理电路可分别连接第一逻辑微处理器、第一电流检测电路和第一电压检测电路；第一电压检测电路连接负载电路；第一电流检测电路连接负载电路。

转辙机模拟模块可通过第一通信电路实现与控制模块的信号/数据收发。转辙机模拟模块可通过第一电流检测电路采集道岔控制电路的电流信号，并通过第一电压检测电路采集道岔控制电路的电压信号，采集得到的电流信号和电压信号经第一调理电路上传至第一逻辑微处理器的AD(模数)转换接口，从而可传输至第一逻辑微处理器。第一逻辑微处理器对采集得到的电流信号和电压信号进行逻辑分析，从而可得到目标故障设备。进一步地，第一逻辑微处理器还可通过第一通信电路将采集数据上传至控制模块，便于从控制模块的报表界面直观了解到该道岔控制电路输出的电压和电流等信息。

转辙机模拟模块还可包括第一基本电路、第一指示灯电路和第一电源电路。第一逻辑微处理器分别连接第一基本电路、第一指示灯电路和第一电源电路。进一步地，如图3所示，转辙机模拟模块还可包括用于连接装置母板的第一地址码/配置类型采集电路，第一地址码/配置类型采集电路连接第一逻辑微处理器。

在一个实施例中，转辙机在线分析模块包括第二逻辑微处理器、第二通信电路以及用于分别连接转辙机和道岔控制电路的第二电压电流检测电路；

第二逻辑微处理器分别连接第二电压电流检测电路和第二通信电路；第二通信电路连接控制模块。

具体地，本申请的转辙机在线分析模块中，第二逻辑微处理器分别连接第二通信电路和第二电压电流检测电路；第二电压电流检测电路用于分别连接转辙机和道岔控制电路；第二通信电路连接控制模块。

其中，第二电压电流检测电路可以包括第二调理电路、第二电压检测电路和第二电流检测电路。第二调理电路分别连接第二电压检测电路和第二电流检测电路；第二电压检测电路用于分别连接转辙机和道岔控制电路；第二电流检测电路用于分别连接转辙机和道岔控制电路，第二电流检测电路可用于检测交流电流或直流电流。进一步地，第二电流检测电路可包括电流钳形夹。

转辙机在线分析模块可通过第二通信电路与控制模块进行通信，并与控制模块实现信号/数据收发。转辙机在线分析模块可通过第二电压检测电路对完整的道岔控制电路的电压进行实时采集，并通过第二电流检测电路对完整的道岔控制电路的电流进行实时采集。采集得到的电压信号或电流信号可经第二调理电路进行隔离运算放大，并输出0V(伏特)至5V的模拟信号至第二逻辑微处理器的AD转换接口，第二逻辑微处理器可对接收到的电压信号和电流信号进行逻辑分析。

转辙机在线分析模块可对转辙机的电压、电流、功率等性能参数进行实时监测，进而能够计算出该道岔的转换阻力，从而为室外道岔的日常维护与保养提供依据。同时，第二逻辑微处理器还可通过第二通信电路将采集数据上传至控制模块，便于从控制模块的曲线界面直观了解到该道岔控制电路的电压和电流等信息。

进一步地，转辙机在线分析模块还可包括第二基本电路、第二指示灯电路和第二电源电路。第二逻辑微处理器分别连接第二基本电路、第二指示灯电路和第二电源电路。进一步地，如图4所示，转辙机在线分析模块还可包括第二地址码/配置类型采集电路，第二地址码/配置类型采集电路可用于连接装置母板。

在一个实施例中，转辙机离线驱动模块包括第三逻辑微处理器、第三通信电路、第三电压电流检测电路、动作驱动电路和第二隔离电路；

第三电压电流检测电路和动作驱动电路均用于连接转辙机；

第三逻辑微处理器分别连接第三通信电路、第三电压电流检测电路和第二隔离电路；第二隔离电路电连动作驱动电路；第三通信电路连接控制模块。

具体地，本申请的转辙机离线驱动模块中，第三逻辑微处理器可分别连接第三通信电路、第三电压电流检测电路和第二隔离电路；第二隔离电路可连接动作驱动电路，动作驱动电路可用于连接转辙机。第三电压电流检测电路可用于连接转辙机；第三通信电路可连接控制模块。

其中，动作驱动电路可用于驱动交流转辙机或直流转辙机。第三电压电流检测电路可包括第三调理电路、第三电流检测电路和第三电压检测电路。第三调理电路可分别连接第三逻辑微处理器、第三电流检测电路和第三电压检测电路；第三电压检测电路用于连接转辙机；第三电流检测电路可用于连接转辙机。

转辙机离线驱动模块可通过第三通信电路实现信号/数据的收发。当初始故障设备为转辙机或室外控制电缆时，可采用转辙机离线驱动模块对室外道岔进行控制，从而可对故障原因进行更进一步地判断，并确定目标故障设备是否为转辙机或室外控制电缆。转辙机离线驱动模块可替代道岔控制电路，通过第三通信电路接收控制模块下发的操作指示信号，如定操指示信号或反操指示信号，并根据操作操作指示信号对室外道岔进行控制。

具体而言，转辙机离线驱动模块的第三逻辑微处理器通过第三通信电路接收到操作指示信号时，可通过第二隔离电路和动作驱动电路对转辙机进行定操操作或反操操作，并利用第三电压检测电路和第三电流检测电路采集操作过程中的测试动作信号，以及在转辙机没有进行动作时采集其测试表示信号。其中，测试动作信号可包括电压信号和电流信号；测试表示信号可包括电压信号和电流信号。

转辙机离线驱动模块可通过第三通信电路将采集得到的数据实时上传至控制模块，以便于从控制模块的曲线界面直观的了解到该室外道岔的动作电压和电流曲线、功率曲线等信息。

转辙机离线驱动模块还可包括第三基本电路、第三指示灯电路和第三电源电路，第三逻辑微处理器分别连接第三基本电路、第三指示灯电路和第三电源电路。进一步地，如图5所示，转辙机离线驱动模块还可包括第三地址码/配置类型采集电路，第三地址码/配置类型采集电路可用于连接装置母板。

在一个示例中，上述任一实施例中的电流检测电路，包括第一电流检测电路、第二电流检测电路和第三电路检测电路，均可采用霍尔传感器采集电路回路中的电流，并将采集得到的电流信号传输至对应的逻辑微处理器，逻辑微处理器进行数学运算和逻辑判断，从而可实现实时监测道岔转换系统的工作状态(表示状态和动作状态)的功能。

在另一个示例中，上述任一实施例中的电压检测电路，包括第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路，均可采用电压传感器采集电路回路中的电压，从而实时监测道岔转换系统的工作状态。

在又一个示例中，上述任一实施例中的转辙机在线分析模块、转辙机离线驱动模块和/或转辙机模拟模块均可包括直流模块和交流模块，例如交流模块可以包括交流转辙机在线分析模块、交流辙机离线驱动模块和交流转辙机模拟模块；直流模块可以包括直流转辙机在线分析模块、直流辙机离线驱动模块和直流转辙机模拟模块。

各直流模块在X1与X4、X2(第二接线端)与X4、X5与X4、X6与X4之间均设有直流电压传感器，以测量动作电压。各直流模块在X1与X3、X2与X3之间均设有交流电压传感器用来测量表示电压。各交流模块在X1与X2、X1与X3(第二接线端)、X1与X4、X1与X5之间均设有交流电压传感器和调理电路，电压传感器输出端与调理电路相连，调理电路输出模拟量信号至逻辑微处理器，供逻辑微处理器进行运算分析。

进一步地，在各交流模块中，通过采用电流传感器对电流进行精确测试，采用电压传感器对电压进行精确测试，从而可计算得到各牵引点转辙机的有功功率Pa，并通过阻力函数关系F＝K×(Pa-Pe-Pm)，其中F为转辙机的转换力，K为系数，Pa为有功功率，Pe为电机铁损，Pm为机械损耗，从而可计算得到各牵引点转辙机的转换力。Pm、Pe和K的数值可通过大量实验测试得到，不同型号的转辙机对应的数值可不同。

在一个实施例中，控制模块包括第四逻辑微处理器和连接第四逻辑微处理器的第四通信电路；

第四通信电路分别连接转辙机在线分析模块和转辙机离线驱动模块。

具体地，控制模块可包括第四逻辑微处理器和第四通信电路，第四通信电路分别连接第四逻辑微处理器、转辙机在线分析模块和转辙机离线驱动模块。第四通信电路还可连接转辙机模拟模块。进一步地，第四通信电路可连接所述转辙机模拟模块的第一通信电路、转辙机在线分析模块的第二通信电路和转辙机离线驱动模块的第三通信电路。其中，第四通信电路可以为RS232转RS485。

控制模块可用于控制和配置转辙机在线分析模块、转辙机离线驱动模块和转辙机模拟模块，并用于显示、监测、查询、分析和存储故障结果(包括初始故障设备和目标故障设备)。显示信息可以包括转辙机类型、牵引数量、限时保护时间、道岔编号、动作电压、表示电压、动作方式和转换力等。查询信息可以包括：道岔曲线、功率曲线和报表信息。

如图6所示，控制模块可以为PS-LCD，控制模块还可包括第四电源电路和存储设备，第四逻辑微处理器可分别连接第四电源电路和存储设备。在一个示例中，存储设备可以为SD(Secure Digital Memory，安全数码)卡。

进一步地，控制模块可通过RS485通信协议通信连接转辙机在线分析模块、转辙机离线驱动模块和/或转辙机模拟模块，通信方式采用呼叫应答(主从)方式，控制模块为呼叫方，其余模块为应答方。通过RS485总线通信，可实现控制模块下发控制命令到其余模块，也可以将其余模块中存储的采集数据(例如交流转辙机离线驱动模块的三相电流、电压的大小及相位、功率值)上传至控制模块，控制模块可根据接收到的数据形成相应的变化曲线，供电务维修人员查询和分析。

在一个实施例中，转辙机在线分析模块还用于向控制模块传输当前检测数据；

转辙机离线驱动模块还用于向控制模块传输测试表示信号和测试动作信号；

控制模块还用于根据当前检测数据生成道岔监测曲线，以及根据测试表示信号和测试动作信号生成转辙机故障曲线。

具体地，控制模块可根据接收到的当前检测数据，生成道岔监测曲线，其中，道岔检测曲线可以用于实时显示道岔控制电路的电压、电流、功率等性能参数，从而为室外道岔的日常维护与保养提供依据。

控制模块可根据接收到的测试表示信号和测试动作信号生成转辙机故障曲线，从而可便于测试人员直观地获取室外道岔的动作电压和电流曲线、功率曲线等信息。

为便于说明本申请的方案，下面通过一个具体的示例进行说明。道岔故障测试系统的结构框图可如图2所示，可以包括控制模块，直流转辙机在线分析模块、交流转辙机在线分析模块、直流转辙机离线驱动模块、交流转辙机离线驱动模块、直流转辙机模拟模块和交流转辙机模拟模块。各模块可采用机笼式安装方式。道岔故障测试系统的结构示意图可如图7所示。

其中，控制模块为PS-LCD，其结构可如图6所示。转辙机在线分析模块的结构可如图4所示，转辙机离线驱动模块的结构可如图5所示，转辙机模拟模块的结构可如图3所示。

本申请的道岔故障测试系统可组合6个单元模块，从而能够适应单机、双机、三机、四机、五机以及九机牵引的道岔。当采用五机和九机牵引时，可采用2个道岔故障测试系统进行级联。

控制模块与其余模块之间的通信采用RS485通信总线方式，波特率采用115200bps(比特每秒)，1个起始位，1个停止位，8个数据位，采用CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)进行校验。在呼叫时，采用固定的通信数据帧格式。其中各模块根据自身的地址接受相应的数据帧，并返回相应的状态数据。因此，PS-LCD主机模块通过内部通信的方式就实现了对下位机的合理调配与控制，从而实现了实时采集电压、电流、相位等重要数据后进行智能故障分析的功能。

道岔故障测试系统可工作在三种工作状态下，分别为状态1、状态2和状态3，同一时刻道岔故障测试系统可处于状态1、状态2或状态3。当道岔故障测试系统处于状态1时，可通过转辙机在线分析模块采集道岔转换系统的当前检测数据；当道岔故障测试系统处于状态2时，可通过转辙机模拟模块对道岔控制电路进行测试；当道岔故障测试系统处于状态3时，可通过转辙机离线驱动模块对室外道岔进行测试。

图8为道岔故障测试系统功能选择主页示意图，可分成了8个功能模块，分别为：交流道岔在线检测、交流道岔离线驱动、虚拟交流转辙机、直流道岔在线检测、直流道岔离线驱动、虚拟直流转辙机、数据上传和系统设置。交/直流道岔在线检测主要用于状态1的测试方法；交/直流道岔离线驱动主要用于状态3的测试方法；虚拟交/直流转辙机主要用于状态2的测试方法；数据上传主要完成PS-LCD主控模块存储数据的上传；系统设置主要完成装置的级联设置(主从方式)和时间设置。

图9为交流转辙机离线驱动模块的PS-LCD人机主界面。测试人员通过上位机PS-LCD主机模块控制和配置的当前交流转辙机离线驱动模块的相关信息。通过图9可以得到控制和配置的信息包括：转辙机类型为S700K、1/3闭合时为定位、牵引数量为9机(尖轨6机，心轨3机)、限时保护时间为30S、道岔编号为105#、进行定位操作、故障分析结果为无故障。

图10道岔编号为105#、转辙机编号为尖1的道岔电流曲线测试结果界面。从图10中可知：该曲线为电流曲线、道岔编号为105#、转辙机编号为尖1的道岔电流曲线测试结果界面。由图可直观的显示该道岔是一个无故障的定操过程。

图11是道岔编号为105#(9机牵引道岔)的S700K转辙机的定操报表。从图11可充分了解到道岔105#各个牵引点的定操过程中的动作电压、平均电流、功率和转换力等信息数据，从而可为电务维护人员提供重要的数据参数和故障结果分析，从而有针对性的对故障进行快速定位和排查，间接提高运营效率。

本申请的道岔故障测试系统，不但能够协助铁路电务或施工人员在线实时检测完整的道岔控制电路是否存在故障，而且还可以利用装置的离线智能测试分析功能分析室内道岔控制电路和室外转辙机是否工作正常以及可能的故障原因。该装置可应用于铁路信号工程调试、开通过程中，也可应用于铁路电务系统的日常维护，提高工作效率。另外，本装置具有友好的人机交互界面，方便携带且集成化程度高，是电务工作人员进行故障分析不可多得的智能测试分析装置。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种道岔故障测试系统，其特征在于，应用于道岔转换系统，所述道岔转换系统包括转辙机和道岔控制电路；所述测试系统包括：

转辙机在线分析模块，用于分别连接所述转辙机和所述道岔控制电路；所述转辙机在线分析模块用于采集当前检测数据，并将所述当前检测数据与历史检测数据进行对比，根据对比的结果确定初始故障设备；所述当前检测数据包括所述道岔转换系统处于工作状态时所述道岔控制电路的实时控制信号、所述转辙机的实时动作信号和所述转辙机的实时表示信号；所述历史检测数据包括历史故障数据，所述历史故障数据为各故障状态下所述道岔控制电路的检测数据和所述转辙机的检测数据；

转辙机离线驱动模块，用于连接所述转辙机；所述转辙机离线驱动模块用于获取所述转辙机的测试表示信号，以及基于接收到的操作指示信号、向所述转辙机传输相应的驱动信号，获取所述转辙机动作时的测试动作信号，并将所述测试表示信号、所述测试动作信号与所述历史故障数据进行对比，根据对比的结果确定目标故障设备；

控制模块，分别连接所述转辙机在线分析模块和所述转辙机离线驱动模块；所述控制模块用于在所述初始故障设备为所述转辙机或室外控制电缆时，向所述转辙机离线驱动模块传输所述操作指示信号。

2.根据权利要求1所述的道岔故障测试系统，其特征在于，所述系统还包括：

转辙机模拟模块，用于连接所述道岔控制电路；所述转辙机模拟模块用于根据接收到的状态指示信号进行配置，在配置完成时接收所述道岔控制电路传输的测试控制信号，并将所述测试控制信号与所述历史故障数据进行对比，根据对比的结果确定目标故障设备；

所述控制模块，连接所述转辙机模拟模块；所述控制模块还用于在所述初始故障设备为所述道岔控制电路时，向所述转辙机模拟模块传输所述状态指示信号。

3.根据权利要求2所述的道岔故障测试系统，其特征在于，所述控制模块还用于将获取到的所述转辙机离线驱动模块的信号采集类型与预设类型进行匹配，当匹配成功且所述初始故障设备为所述转辙机或所述室外控制电缆时，向所述转辙机离线驱动模块传输所述操作指示信号；

所述控制模块还用于将获取到的所述转辙机模拟模块的信号采集类型与所述预设类型进行匹配，当匹配成功且所述初始故障设备为所述道岔控制电路时，向所述转辙机模拟模块传输所述状态指示信号。

4.根据权利要求2所述的道岔故障测试系统，其特征在于，所述转辙机模拟模块还用于向所述控制模块传输所述测试控制信号；

所述控制模块还用于根据所述测试控制信号生成控制电路故障曲线。

5.根据权利要求2所述的道岔故障测试系统，其特征在于，所述转辙机模拟模块包括第一逻辑微处理器、第一通信电路、第一隔离电路、第一电压电流检测电路和用于连接所述道岔控制电路的负载电路；

所述第一逻辑微处理器分别连接所述第一通信电路、所述第一隔离电路和所述第一电压电流检测电路；所述第一电压电流检测电路连接所述负载电路；所述负载电路连接所述第一隔离电路；

所述第一通信电路连接所述控制模块。

6.根据权利要求1所述的道岔故障测试系统，其特征在于，所述转辙机在线分析模块包括第二逻辑微处理器、第二通信电路以及用于分别连接所述转辙机和所述道岔控制电路的第二电压电流检测电路；

所述第二逻辑微处理器分别连接所述第二电压电流检测电路和所述第二通信电路；所述第二通信电路连接所述控制模块。

7.根据权利要求1所述的道岔故障测试系统，其特征在于，所述转辙机离线驱动模块包括第三逻辑微处理器、第三通信电路、第三电压电流检测电路、动作驱动电路和第二隔离电路；

所述第三电压电流检测电路和所述动作驱动电路均用于连接所述转辙机；

所述第三逻辑微处理器分别连接所述第三通信电路、所述第三电压电流检测电路和所述第二隔离电路；所述第二隔离电路电连所述动作驱动电路；所述第三通信电路连接所述控制模块。

8.根据权利要求1所述的道岔故障测试系统，其特征在于，所述控制模块包括第四逻辑微处理器和连接所述第四逻辑微处理器的第四通信电路；

所述第四通信电路分别连接所述转辙机在线分析模块和所述转辙机离线驱动模块。

9.根据权利要求1至8任一项所述的道岔故障测试系统，其特征在于，所述转辙机在线分析模块还用于向所述控制模块传输所述当前检测数据；

所述转辙机离线驱动模块还用于向所述控制模块传输所述测试表示信号和所述测试动作信号；

所述控制模块还用于根据所述当前检测数据生成道岔监测曲线，以及根据所述测试表示信号和所述测试动作信号生成转辙机故障曲线。

10.根据权利要求1至8任一项所述的道岔故障测试系统，其特征在于，所述转辙机在线分析模块为直流转辙机在线分析模块或交流转辙机在线分析模块；

所述转辙机离线驱动模块为直流转辙机离线驱动模块或交流转辙机离线驱动模块。

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