【文章內容簡介】 2 X1 82 X3 71 X3 81 X2 73 83 52 X1 62 X3 51 X3 61 X2 53 63 32 X1 42 X3 31 X3 41 X2 33 43 12 X1 22 X3 11 X3 21 X2 13 23 3 串行 A 4 串行 B 1 工作電源 + 2 工作電源 對于交流轉轍機的道岔表示電壓采集，考慮到強壓侵入、最小爬電距離、器材質量等隱患，配線圖參見下表，一個采集器采集 2 組交流轉轍機道岔表示電壓。 交流轉轍機 72 82 71 X4 81 X2 73 83 52 X5 62 X3 51 61 53 63 信號集中監(jiān)測系統(tǒng)采集技術方案和 施工工藝要求 第 19 頁 /共 50 頁 32 X4 42 X2 31 41 33 X5 43 X3 12 22 11 21 13 3 串行 A 23 串行 B 1 工作電源 + 2 工作電源 電壓輸入端子如圖排列，將同一組輸入的有可能產生高壓的端子 隔開排列 ，進一步提高了耐壓值。不同組 轉轍機表示線 的輸入端子之間空出 二 排端子，使得當一組端子 上的干擾信號 不會影響到 其它道岔設備 。 3． 電壓輸入回路如 上圖 所示，限流電阻高低端各采用 1 兆歐， 2W 的 氧化金屬膜 電阻， 當 輸入 干擾脈沖信號峰值 電壓 為 AC3000V 時， 經測試證明， 不會造成安全問題。 強 電壓輸入經高阻分壓取樣后，弱電壓信號（ 幾百毫伏量級 ）進入 后級處理電路， 如下圖所示，采集器內部 采用厚 膜集成電路，提高產品的集成度，減少占用的面積，可以留出更大空間來用于輸入端 隔離電路 ， 保證焊盤之間的安全距離， 提高產品 整體 安全性。 同時，后級電路中還配備了TVS 管 (瞬變電壓抑制器 )、線性光耦等措施可以防止因遭到類似高壓沖擊而串入后級的測量電路中，特別是線性光耦，其光傳遞的特性，徹底將輸入側和后級處理側隔離開來，提高了模塊耐高壓的能力。 信號集中監(jiān)測系統(tǒng)采集技術方案和 施工工藝要求 第 20 頁 /共 50 頁 道岔表示采集結構示意圖一 當出現(xiàn)極端情況，外部牽引回流 串進室內分線盤，由于整個道表回路中不存在接地點，所以輸入端子 高低端 之間的 短路成為主要的問題。當超過3000V 的高 壓 進入 隔離電路時， 一旦要在輸入點之間形成短路，采集器輸入端分壓回路中串入的 PTC (可恢復保險絲 )元件 在電流 超過 50mA 時發(fā)揮作用，在 幾十至幾百毫秒內將 阻值 變大到幾 M 歐直至 自身燒毀開路 ，而熔斷 保險絲 （標稱值為 50mA） 可在電流超過 200mA 時 瞬間 熔斷，為防止 輸入高低端子間 短路提供了雙保險 。 4. 道岔表示采集結構示意圖二 信號集中監(jiān)測系統(tǒng)采集技術方案和 施工工藝要求 第 21 頁 /共 50 頁 限流電阻 以如圖方式焊接在電路板上，有效的提高了輸入電壓信號高低端之間的距離，同時，也防止電阻發(fā)熱燒穿電路板，增加了安全性，隔離電路與繼電器輸入端子的接 線采用阻燃的高溫導線 （ 200℃） 。 限流電阻在電路板上排列的間距大于 8mm ，增加了不同輸入電壓組之間的耐壓值， 即使 一組信號出故障后不會影響到其他組的信號。同時，豎起的大電阻用一塊固定板固定，保證大電阻不會在 過車時 因晃動而碰在一起，產生安全隱患。大電阻焊接及固定方式如下圖： 道岔表示采集結構示意圖 三 5． 電路板的布線嚴格遵照電磁兼容的設計準則：高壓部分與低壓部分走線區(qū)域嚴格區(qū)分，表示電壓輸入部分的走線間隔大于 6mm； 不同組道岔的輸入線之間 焊盤之間間隔大于 6mm，如果不滿足 安全間隙 ，開寬度大于 1mm的隔 離槽，既提高模塊的安全性能又減少了高壓線路對低壓部分的干擾，提高了線路的抗干擾能力。 傳感器一次側與二次側之間采用光耦與 DC/DC 變壓器隔離，耐壓標準 達到 DC2500 伏。并且在二次的 模塊工作 電源處串接入保險絲，即 使存在高壓將一次與二次電路擊穿，保險絲也將及時熔斷，不會形成一、 二次的電流回路，也避免了高壓串入后級的機柜中。 信號集中監(jiān)測系統(tǒng)采集技術方案和 施工工藝要求 第 22 頁 /共 50 頁 道岔表示采集結構示意圖 四 在極限情況下，當高壓串入后級接口通信分機時，其安全性分析如下： 接口通信分機結構如圖所示，首先 串行 接口上都有光隔 ，耐壓 的 DC2500V。通信機內部母板采用既絕緣又阻燃的電木粉材料，電路板安裝時保證母板與機箱外殼的絕緣（ 25MΩ ，最小空氣間隙是 20mm），最終保證 串行 總線與通信機外殼的絕緣良好，使得 串行 總線不能與大地形成電流回路。 在極限情況下，當高壓串入后級大功率電源 （提供模塊工作電源） 時， 由于大功率電源輸出的 工作電壓 是經過 彈簧壓接 保險絲端子的，當形成大電流時，保險絲自動熔斷 。大功率電源模塊的輸入、輸出間耐壓 AC3000V 以上。 綜上所述，道岔表示電壓采集 采用了繼電器 封裝 隔離方案 ， 耐壓能力不低于繼電電路 器材 的 水平，遇有大電流可以自動斷開檢測通路 。 內部采取了一系列措施防止高壓經過輸入端串入機柜后形成接地點。 CAN 模塊 網絡輸出模塊 串行 模塊 CPU 模塊 電源模塊 信號集中監(jiān)測系統(tǒng)采集技術方案和 施工工藝要求 第 23 頁 /共 50 頁 . 道岔表示 零散定型 組合工藝標準 a) 道岔表示 零散 定型組合工藝標準參見 ” TB/T 12811978 組合、組合架及綜合架 ” . b) 組合底座選用鐵道部指定廠家的優(yōu)質繼電器底座 ； c) 提高焊線工藝，杜絕焊點過大、虛焊等現(xiàn)象的發(fā)生 ,出廠時經過嚴格質檢； d) 選用防脫、耐壓等性能良好的套管保護焊點； . 絕緣測試 （道岔部分） . 電纜絕緣監(jiān)測 . 實現(xiàn)原理 將 500V 直流高壓加至電纜芯線上，把電纜芯線全程對地絕緣電阻 Rx 接入測試回路， Rx 和回 路內取樣電阻串聯(lián)，從取樣電阻上獲得取樣電壓。 Rx 的大小決定回路電流的大小，亦即決定取樣電壓的大小。再將取樣電壓量化轉換成 脈沖信號后 送入 綜合采集機 絕緣接口 板，經選通送至 CPU 進行 A/D 轉換和數據處理。 信號集中監(jiān)測系統(tǒng)采集技術方案和 施工工藝要求 第 24 頁 /共 50 頁 電纜絕緣測試需要詳細定義各種設備的具體線纜 (參見 )，對于 電纜測試有安全隱患的（如無法耐壓 500V 的）， 不得納入集中監(jiān)測電纜絕緣測試的范圍。 . 道岔 電纜 絕緣測試存在的問題 在信號集中監(jiān)測中，軌道等絕緣測試線都是經過防雷后引入絕緣測試組合各個電纜均從 分線盤引入到絕緣測試組合 A、 B、 C 和 D 的側面端子 0104 列上，當人工啟動電纜絕緣測試中，利用繼電器網絡的邏輯切換，逐一將需要測試的電纜接入絕緣測試的采集電路，因此在人工啟動電纜絕緣測試之前，測試電纜與絕緣測試采集 設備（如開出板、 CPU 板） 之間是完全隔離的。如下圖所示： 但轉轍機的控制線是向室外鋪設的，電纜絕緣的采集點與外線電纜相連接，由于分線盤道岔控制線沒有防雷設備的保護，外來的強干擾信號有侵入的可能。絕緣測試組合側面配線端子 絕緣測試繼電器組合 絕緣測試轉換單元 綜合 采集機 集中 監(jiān)測系統(tǒng)站機 車站分線盤 XX 道岔 （ X X5） 信號集中監(jiān)測系統(tǒng)采集技術方案和 施工工藝要求 第 25 頁 /共 50 頁 在測試電路中雖然通過控制 J80 的狀態(tài)保證了 電纜不會接入 機柜的綜合采集機。但存在著牽引回流等大的干擾信號通過道岔電纜串入絕緣測試組合影響其它絕緣測試設備的可能。 因此，必須對道岔電纜絕緣測試部分進行特殊規(guī)定，以防止故障隱患的發(fā)生。 . 道岔 電纜絕緣測試配線規(guī)則 ? 將道岔電纜集中配置在 單獨的 絕緣測試組合 ，不與別的電纜混用 ； ? 道岔電纜 統(tǒng)一配置在絕緣選路繼電器的吸起接點上，對應側面端子為019~0116； 029~0216； 039~0316； 049~0416， 絕緣測試落下接點對應的側面端子不配線 。 . 外電網輸入相電壓、線電壓 . 監(jiān)測必要性 在信號系統(tǒng)中 ，外電網為電源屏供電，電源屏提供信號設備所需的各種電源。外電網的質量會影響到電源屏的輸出質量，從而對信號設備的工作造成影響，特別是瞬間斷電（斷電時間在 140ms ~ 1000ms 之間），會造成信號設備故障，但由于時間短暫不容易被發(fā)現(xiàn)。外電源監(jiān)測通過對外電網的監(jiān)測，為信號設備的供電質量分析提供依據。 . 實現(xiàn)原理： 外電網質量采集包括電壓采集和電流采集，電壓采集點在配電箱（電務部門管理）閘刀外側。電流采集使用開口式電流傳感器，采集外電網配電箱閘刀內側至電源屏輸入之間電流。 信號集中監(jiān)測系統(tǒng)采集技術方案和 施工工藝要求 第 26 頁 /共 50 頁 380V A\B\C 三相電壓引入線 進入外電網監(jiān)測箱的空氣開關 （保險） 上，經過空氣開關 （保險絲） 隔離后進入傳感器。電流采用非接觸式的開口式互感器，與設備不直接接觸，其輸出線通過低壓端子進入外電網監(jiān)測箱。 空氣開關 （保險絲） 、傳感器等采集設備安裝在膠木板上，與外殼絕緣 (其絕緣電阻大于 25MΩ ）。 傳感器與機柜 之間 通過 現(xiàn)場總線 傳遞信息，通信接口分機接口處有 光電隔離設備，通過光隔后 進入母板。母板本身與外殼隔離（其絕緣電阻大于 25MΩ ）并阻燃。 12V 電源從機柜內的大功率電源模塊經過保險后獲取 。 通信接口分機通過 以太網 或現(xiàn)場總線 與工控機相連，完成數據傳 送。 . 干擾異常影響及后果分析： . 瞬間干擾（雷電、脈沖） 外電網輸入回路上已經接有一級防雷設備，大部分能量從電源一級防雷入地。 . 牽引回流侵入等極限情況： 1) 電務防雷設備是第一級防護設備，如果擊穿防雷，空氣開關 （保險絲）進行第二級防護。 2) 空氣開關采用符合標準 IEC60898/GB10963 的設備，分斷能力：IEC60898 6KA。 信號集中監(jiān)測系統(tǒng)采集技術方案和 施工工藝要求 第 27 頁 /共 50 頁 3) 假如空氣開關被擊穿短路，由于膠木板是和機殼絕緣的，所以將造成強電進入采集器，采集器輸入和輸出之間的耐壓是 DC2500V， 1min。 . 混線故障分析 1) 采樣外線破皮造成的電源線接地 的混線故障監(jiān)測無法防護，只能由施工單位根據施工工藝標準進行防范。 2) 減少中間環(huán)節(jié)，盡量減少故障點。 3) 高壓線和低壓線分槽分端子，中間隔離，使得強電輕易不會混入弱電區(qū)。 . 監(jiān)測設備故障既有設備的影響 監(jiān)測設備短路或開路故障對采集點都無影響，空氣開關 或保險斷開 ，反向隔離了對被監(jiān)測設備的影響。 . 采集設備 內部防護措施 1) 外殼材料為阻燃 ABS,阻燃等級 V0 級。 2) 總線保護：可承受 400W 的瞬時脈沖電壓自動熱關斷和 ESD 保護等功能 3) 所有對外接口全部采用電磁隔離或者光電隔離。隔離耐壓： a) 輸入與輸出之間 DC2500V,1min； b) 電 源與輸入之間 DC2500V,1min； 4) 對于 IO 端口，用 TVS 等抗電磁兼容措施，保證輸入端口指標達到 脈沖群： 2kV；靜電： 8kV。 5) 串行 通訊芯片采用抗雷擊 串行 收發(fā)器 ， 芯片內置４個瞬時高壓保護管可承受高達 600W 的 TVS，并外加保護器件，確?？垢蓴_能力。 6) 電源輸入側，采用全隔離 方式 確保浪涌的可靠保護。 7) 極間絕緣電阻 2MΩ 8) 其他絕緣電阻 5MΩ 9) 耐熱 960℃不燃燒 10) 阻燃 符合國標最高等級 V0 標準。 信號集中監(jiān)測系統(tǒng)采集技術方案和 施工工藝要求 第 28 頁 /共 50 頁 . 電源屏輸入電壓、輸出電壓 監(jiān)測必要性 在信號系統(tǒng)中，電源屏提供信號設備所需的各種電源。電源屏的工作 狀態(tài)直接影響信號設備的工作，集中監(jiān)測系統(tǒng)通過對電源屏的監(jiān)測，為信號設備的供電質量分析提供依據。 實現(xiàn)原理： 采樣位置為電源屏的輸入輸出端子 （電源屏