浅谈地铁信号微机监测采集原理

赵翊帆

摘要：现阶段地铁信号微机监测的采集项目比较多，主要分为外电网质量采集、三相道岔功率采集、道岔电流采集、电源绝缘漏流采集及电缆绝缘测试等，随着地铁信号维护工作的不断深入，信号检修人员有必要了解并掌握微机监测的基本工作原理。

关键词：微机监测，采集，工作原理

一、外电网质量采集器

外电网质量采集器为箱盒式，就近安装在外电开关箱附近，其结构如图所示：

外电网采集器内部结构

每个外电质量采集箱内放置2个J6380W-I型电源功率采集模块，分别接收1路和2路输入电源的电压和电流信息，电压采集线需经过空气开关的防护再接往采集模块，外部电流采集传感器输出线接至右上方的电源端子。采集模块将采集的电压和电流直接转换成数字信息，并计算出相位角和功率数值输出。采集模块使用直流12V电源，输出使用485总线，接通信接口分机。

采集外电网输入电流使用开口式电流传感器，如上图所示。电流传感器为开口式，因此可以直接卡在外电相的三相线上。传感器为无源型，即不需外接电源，损坏概率较小。电流穿心线要注意电流的方向，电流方向错，则功率测量结果错误。输出线有正负之分，如果颠倒，则相当于孔内电流方向转了180度。

二、道岔动作曲线采集

1.开关量采集器

开关量采集器依据电磁感应原理，通过线圈间的磁耦合实现开关量状态的传感。原理见下图：

开关量采集器示意图

图中J是待检测的继电器，接点1-2被信号设备使用，接点1-3为未使用的空接点。由于接点1是公共的，因此1-3称半空接点。传感器的一组感应线圈L2接在接点1-3间，另一组线圈接检测电路。检测电路检测线圈L1的电感量及损耗，L1和L2通过磁场耦合。当1-3断开时，L2上无电流。L1为自身的电感和损耗。当1-3闭合时，L2上产生感应电流。因此L1的损耗增大。同时L1的电感量减小。这样继电器的状态在电感线圈L1上得到反映。通过检测L1的电感量和损耗，就可得知继电器的状态。开关量采集器隔离性能好，和信号设备只有一点接触，不并接也不串接在设备中。因此不取设备的任何电流和电压。即不取设备能源，对设备无任何影响。

2.道岔电流采样

（1）直流电动转辙机电流采样

直流电动转辙机在分线盘或组合选取动作电流回线，采集原理如下图：

道岔电流采集原理图

采用可开口式穿心传感器，彻底与道岔动作电流回路隔离。测试量程0—10A交、直流电流，0—100mA电流线性输出，经滤波电路调理后输出0—5V直流电压。

每一组道岔动作电流回路对应一个传感器。需要注意的是直流电机的动作回路穿心时是有方向的，电流反向流过穿心孔时，传感器输出为负，经滤波电路后输出为零，具体的穿心方向见传感器上的标识。

电流传感器是根据霍尔原理制成的，是一种先进的、能隔离主回路和测试电路的检测元件，克服了传统的检测元件互感器（一般只适用于交流测量）和分流器（无法进行隔离测量）的不足，既可以检测交流也可以检测直流，甚至可以检测瞬态峰值，因而是替代互感器和分流器的新一代产品。

（2）三相交流电动转辙机电流采样

三相交流采样模块主要用于提速道岔三相交流电动转辙机动作电流采样。在组合后面选取A，B，C三相动作线，模块连接如下图：

三项交流采样模块示意图

三相交流采样模块也是采用霍尔传感器，三相电流分别穿过三个孔，穿心无方向。在传感器副边，每相电流都经过放大、整流、再放大，转换成A，B，C三路0—5V直流电压，送到道岔采集机模拟量输入板进行采样。

3.1DQJ状态采样

道岔采集机是通过采集1DQJ的落下节点来监测道岔转换起止时间的。由于1DQJ没有空接点，因此只能用开关量采集器采集半组空接点。采样原理如下图：

电缆绝缘漏流测试流程图

综合采集机通过开关量输出板驱动安全型继电器，由继电器接点组成的多级选路网络将所选的电缆芯线接入绝缘转换单元。选路网络具有互切特性，保证同一时刻只有一条电缆芯线被选通，不会发生混线现象。

绝缘转换单元采用500V直流高压在线测试方法，将电缆全程对地绝缘电阻转换为相应的电压值，经放大电路后送到绝缘测试表进行A/D转换、数码管显示，绝缘测试表通过两根通讯线与综合采集机绝缘接口板交换数据。

将特制的500V直流高压加到电缆芯线上，把电缆芯线全程对地绝缘电阻Rx接入测试回路，Rx与测试回路内的采样电阻串联，其大小决定采样电阻上电压的大小。采样电压经放大电路后的输出JY-AD是一个0—5V的标准直流电压。

四、电源对地漏流测试

电源屏各种输出电源对地漏流的测试是关系到生产安全的，所以特别规定：只在检修时间内由人工启动测试。漏流测试电路原理如下图：

漏流测试原理图

被测的电源电缆芯线通过继电器接点选路网络接到电源漏流测试板上，为了提高测试精度，对交流和直流电源通过继电器切换到不同的测试电路进行测试。

测交流电源漏流时，JA0吸起，J90落下，在50Ω电阻上采样。

测直流电源漏流时，JA0吸起，J90吸起，在1KΩ电阻上采样。

采样电压信号经过量化转换为0—5V直流电压后，送到综合采集机模拟量输入板，然后由综合采集机CPU板进行A/D转换。

五、结论

以上四点是现阶段微机监测常见采集原理，具有普遍性，通过对以上采集工作原理进行分析对比、举一反三，就能够更好的掌握微机监测原理，使我们在今后的维护工作中更快的判断相关微机监测故障及帮助其它故障的查找。

参考文献

[1]郭进.铁路信号基础.北京：中国铁道出版社，2010年（中文书）

[2]莫建国等.信号微机监测系统实用问答.北京：中国铁道出版社，2012年（中文书）

[3]武汉铁路局电务处.信号微机监测信息分析指南.北京：中国铁道出版社，2012年（中文书）