本实用新型涉及地铁维护技术领域，尤其涉及一种轨道电路继电器检测装置。
背景技术：
城市轨道交通信号系统是保证行车安全、提高运营效率的重要系统，而检查和监督轨道区段是否空闲，并将空闲或占用这个信息传递给联锁系统又是信号系统实现对列车运行自动控制的前提条件。在ftgs-917型轨道电路系统中，负责将区段空闲、占用信息传递至联锁系统和轨旁atp系统的部件为继电器板。
继电器板主要由两个独立的通道组成，每个通道包括一个线圈、两组前触点、两组后触点以及时间特点控制电路。其中，两个通道的第一组前触点串联用于轨旁atp空闲检测，两个通道的第一组后触点串联用于轨旁atp占用检测，两个通道的第二组前触点串联用于联锁空闲检测，两个通道的第二组后触点串联用于联锁占用检测。
现有的广州地铁的ftgs轨道电路空闲检测设备已经使用了超过22年了，继电器板在长期投入生产使用的过程中出现了电气元器件老化、继电器触点氧化严重等一系列问题，促使轨道电路空闲检测系统故障率明显升高，为地铁的稳定运营加入了许多的不稳定因素。根据故障统计，轨道电路故障的74％为继电器板故障，常见故障现象为三区段粉红光带或单区段红光带，平均每月出现15起以上，已成为影响线路正常运营的重大隐患。
经全面研究、测试发现，继电器板件的动静触点接触部分出现氧化发黑现象，后触点接触电阻增大(达到千欧级，正常应为1欧以下)，会导致联锁计算机在轨道区段出清信息时出错，不满足区段解锁的三点检查法，是导致轨道电路三区段粉红的直接原因。对一、二、八号线各站继电器板进行抽查，发现继电器板下触点电阻偏大问题属共性问题，也是导致三区段粉红光带故障的直接原因，其中一号线最为严重。由于缺乏对继电器板性能进行测试的有效设备，在日常检修中往往无法及时地发现继电器板性能下降的问题，无法有效地降低继电器板故障率，也无法对故障件进行有效修复，导致故障率常年得不到降低，备件采购成本巨大。原来只能通过在线测试，且只能验证功能，不能测量具体参数，每晚安排6人以上，作业时间6小时，每晚测试3块，效率低下，且存在巨大风险。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于，针对上述问题，提供一种轨道电路继电器检测装置，实现了离线对继电器板的参数进行测量，能有效辨别出继电器板性能状况，并且测试过程高效快速，为日常设备维护提供技术支撑，满足现场使用需求。研究制定的修复工艺满足现场需求，修复后的继电器性能稳定。
为解决上述技术问题，本实用新型基于以下技术方案进行实施：
一种轨道电路继电器检测装置，包括stm控制器、电压控制电路、继电器驱动电路、稳压电路和电阻测量电路，其中：电压控制电路的输入端连接至所述stm控制器的io口，其输出端连接至轨道电路继电器的线圈的一端；继电器驱动电路的输入端连接至所述stm控制器的io口，其输出端连接至轨道电路继电器的线圈的另一端；稳压电路的输入端连接至所述stm控制器的adc口，其输出端输出稳定的参考电压；电阻测量电路的输入端与所述稳压电压的输出端以及轨道电路继电器的触点连接，其输出端连接至所述stm控制器的adc口。
进一步的，所述轨道电路继电器检测装置还包括连接至所述控制器的串口hmi屏。
进一步的，所述电压控制电路包括依次连接的数字电位器芯片、运算放大器芯片和稳压芯片；所述数字电位器芯片的输入端与所述stm控制器的io口连接；所述稳压芯片的输出端输出可控的电压。
进一步的，所述数字电位器芯片的型号为mcp41010。
进一步的，所述运算放大器芯片的型号为lm358。
进一步的，所述稳压芯片的型号为lm2576。
进一步的，所述继电器驱动电路包括依次连接的光耦合器和场效应管。
进一步的，所述稳压电路中包括tl431稳压芯片。
进一步的，所述电阻测量电路包括依次连接的运算放大器和场效应管。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型公开了一种轨道电路继电器检测装置，通过电压控制电路和继电器驱动电路，可以有效对轨道电路继电器的线圈进行可控的电压驱动，同时通过稳压电路和电阻测量电路可以有效测量出轨道电路继电器的触点的电阻，从而实现了离线对继电器板的参数进行测量，能有效辨别出继电器板性能状况，并且测试过程高效快速，为日常设备维护提供技术支撑，满足现场使用需求。研究制定的修复工艺满足现场需求，修复后的继电器性能稳定。
应理解，在本实用新型范围内中，本实用新型的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1是本实用新型实施例中所述的ftgs轨道电路空闲检测设备的触点电路示意图。
图2是本实用新型实施例中所述的轨道电路继电器检测装置的功能模块示意图。
图3是本实用新型实施例中所述的串口hmi屏和stm控制器的电路连接示意图。
图4是本实用新型实施例中所述的电压控制电路的电路连接示意图。
图5是本实用新型实施例中所述的继电器驱动电路的电路连接示意图。
图6是本实用新型实施例中所述的稳压电路和电阻测量电路的电路连接示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在阐述本实用新型的实施例之前，先对本实用新型公开的检测装置所检测的轨道电路继电器进行说明，广州地铁一号线的ftgs轨道电路空闲检测设备主要由两个独立的通道组成，每个通道包括一个线圈、两组前触点、两组后触点以及时间特点控制电路。其中，两个通道的第一组前触点串联用于轨旁atp空闲检测，两个通道的第一组后触点串联用于轨旁atp占用检测，两个通道的第二组前触点串联用于联锁空闲检测，两个通道的第二组后触点串联用于联锁占用检测，其继电器的触点电路图可参照图1。
如图2所示，本实施例公开了一种轨道电路继电器检测装置，包括stm控制器、电压控制电路、继电器驱动电路、稳压电路和电阻测量电路，其中电压控制电路的输入端连接至stm控制器的io口，其输出端连接至轨道电路继电器的线圈的一端；继电器驱动电路的输入端连接至stm控制器的io口，其输出端连接至轨道电路继电器的线圈的另一端；稳压电路的输入端连接至stm控制器的adc口，其输出端输出稳定的参考电压；电阻测量电路的输入端与稳压电压的输出端以及轨道电路继电器的触点连接，其输出端连接至stm控制器的adc口。
具体的在本实施例中，stm控制器采用stm32f103c6单片机，其中单片机的pao口用于监测继电器驱动电压，pa1到pa7口使用adc模式用于测量继电器gf1和gf2通道上/下触点电阻，pa9和pa10口与串口屏hmi相连，pb0口用于监测稳压模块tl431处的电压作为基准电压，pb10和pb11口用于输出让gf1和gf2通道继电器线圈吸起/落下的控制命令，pb12、pb13和pb15口与mcp41010数字电位器相连，用于调节电位器节点，最终控制继电器驱动电压。具体的在本实施例中，轨道电路继电器检测装置还包括连接至控制器的型号为tjc4832的串口hmi屏。具体的，串口hmi屏和stm控制器的连接电路和外围电路可参照图3。
具体的在本实施例中，电压控制电路包括依次连接的数字电位器芯片、运算放大器芯片和稳压芯片；数字电位器芯片的输入端与stm控制器的io口连接；稳压芯片的输出端输出可控的电压。具体的在本实施例中，数字电位器芯片的型号为mcp41010，运算放大器芯片的型号为lm358，稳压芯片的型号为lm2576。
具体的，本电压控制电路的电路图可参照图4，其中，通过mcp41010数字电位器与单片机相连，工作状态下单片机可以通过调节数字电位器的电位节点至256个离散节点中的任意一个，从而改变继电器驱动电压控制电路中pa到pw端的电阻rx，通过电阻rx和r4的分压作用，达到控制vset处电压的目的。vset处的电压表达式为：
借助lm2576降压开关型集成稳压电路，可以将vfb处电压稳定在1.25v。根据基尔霍夫电流定律，在vfb所在节点处有：
已知二极管d2的导通压降为0.5v，当vset<vfb<vd，即vset<1.75v时，r3所在支路对继电器驱动电压输出无影响，vout的表达式为：
当vset>vfb vd，即vset>1.75v时，根据上面的kcl方程，可知vout的表达式为：
通过上述过程，就可以实现单片机控制继电器驱动电压大小的功能。当rx在1.13k至10k之间变化的时候，vout在20v至1.25v之间变化。
具体的在本实施例中，继电器驱动电路包括依次连接的光耦合器和场效应管，其电路图可参照图5。具体的，由于本实施例中要对gf1和gf2两个继电器进行检测，所以包含两个继电器驱动电路。具体的，继电器线圈需要流过较大的电流才能使继电器吸合，单片机集成电路一般情况下不能提供这样大的电流，因此设计继电器驱动电路。单片机pb10/pb11口发出控制命令向gf1/gf2口所连接的光耦合器u4/u5的输入端施加电流信号，使光耦合器中的发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，流向输出端。mos管q3的基极就输入了高电平，使晶体管饱和导通，继电器线圈随之通电，驱动继电器触点吸起/落下。
具体的在本实施例中，稳压电路中包括tl431稳压芯片。具体的在本实施例中，电阻测量电路包括依次连接的运算放大器和场效应管。具体的，稳压电路和电阻测量电路的电路图可参照图6，具体的，由于本实施例中要对gf1或gf2的上下两个触点进行检测，所以包括有两个电阻测量电路。其中，继电器线圈通电后，继电器触点接通，使电路导通。在稳压电路中的tl431稳压芯片并联稳压集成电路的作用下，lm358运算放大器u1的v 端电位恒定。由虚短知v ＝v-，再由虚断知r12处电位与v-处相同，由此可知r12所在的发射极电流恒定，则集电极电流也恒定。通过单片机adc采集接口，能够实时采集3.3v的电源电压经过接点后的压降，压降除以恒定的电流即可得知接点电阻值。
本实施例公开了一种轨道电路继电器检测装置，通过电压控制电路和继电器驱动电路，可以有效对轨道电路继电器的线圈进行可控的电压驱动，同时通过稳压电路和电阻测量电路可以有效测量出轨道电路继电器的触点的电阻，从而实现了离线对继电器板的参数进行测量，能有效辨别出继电器板性能状况，并且测试过程高效快速，为日常设备维护提供技术支撑，满足现场使用需求。研究制定的修复工艺满足现场需求，修复后的继电器性能稳定。
具体的，本实施例中公开的检测装置，在2019年5月9日至2019年5月12日，被使用来对19块广州地铁的故障件进行了测试，确认这批故障件都存在触点电阻过大的问题，另外有8块故障件还存在着gf1和gf2通道吸起/落下延时不一致的情况。对这批板件进行修复后再次测试，测得它们的各项参数均已符合要求，可以重新投入运营使用。
自2019年8月开始正在逐步开展广州地铁某线路所有轨道区段(共计265个轨道区段)继电器板件进行测试和轮换修复工作，目前已完成指导269块继电器板件修复(修复后的继电器板触点阻值由10kω降为1ω以下，效果明显)，并对在线的170个轨道区段进行了轮换。经对第一批轮换上的继电器板进行复查，未发现异常现象，各项技术参数稳定无变化。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。
1.一种轨道电路继电器检测装置，其特征在于，包括：
stm控制器；
电压控制电路，其输入端连接至所述stm控制器的io口，其输出端连接至轨道电路继电器的线圈的一端；
继电器驱动电路，其输入端连接至所述stm控制器的io口，其输出端连接至轨道电路继电器的线圈的另一端；
稳压电路，其输入端连接至所述stm控制器的adc口，其输出端输出稳定的参考电压；
电阻测量电路，其输入端与所述稳压电压的输出端以及轨道电路继电器的触点连接，其输出端连接至所述stm控制器的adc口。
2.根据权利要求1所述的轨道电路继电器检测装置，其特征在于，所述轨道电路继电器检测装置还包括连接至所述控制器的串口hmi屏。
3.根据权利要求1所述的轨道电路继电器检测装置，其特征在于，所述电压控制电路包括依次连接的数字电位器芯片、运算放大器芯片和稳压芯片；
所述数字电位器芯片的输入端与所述stm控制器的io口连接；
所述稳压芯片的输出端输出可控的电压。
4.根据权利要求3所述的轨道电路继电器检测装置，其特征在于，所述数字电位器芯片的型号为mcp41010。
5.根据权利要求3所述的轨道电路继电器检测装置，其特征在于，所述运算放大器芯片的型号为lm358。
6.根据权利要求3所述的轨道电路继电器检测装置，其特征在于，所述稳压芯片的型号为lm2576。
7.根据权利要求1所述的轨道电路继电器检测装置，其特征在于，所述继电器驱动电路包括依次连接的光耦合器和场效应管。
8.根据权利要求1所述的轨道电路继电器检测装置，其特征在于，所述稳压电路中包括tl431稳压芯片。
9.根据权利要求1所述的轨道电路继电器检测装置，其特征在于，所述电阻测量电路包括依次连接的运算放大器和场效应管。
技术总结