电液转辙机的监测装置及监测方法与流程

本发明涉及电液转辙机的监测领域，特别涉及一种电液转辙机的监测装置及监测方法。

背景技术：

地铁信号设备是城市轨道交通的基础设施，也是保证行车安全、提高客运效率和改善工作条件的重要基础条件。随着很多地铁线路的相继开通，转辙设备开始尝试引入轨枕液压外锁闭道岔、三开液压外锁闭道岔和单开液压外锁闭道岔，由于液压外锁闭道岔在地铁内是首次运用，液压道岔本身的设计问题和维护经验不足都造成了故障偏多的现象，而且有个别故障为瞬间故障。由于缺乏必要的维护手段，维护人员对于该设备的故障隐患的分析和判断、故障后落实故障原因以及整改预防措施带来了极大的困难。

转辙机油压是液压道岔最关键的技术指标，根据油压，维护人员能判断道岔工作正常与否。一般情况下，维护人员是在地铁非运营时间段在道岔旁，接上油压计，操动道岔，肉眼观察油压计指针变化，记录油压最大值。这种维护手段不但效率低，而且只能记录油压的最大值，无法记录整条油压曲线，采用肉眼观察的方式还存在一定的误差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中转辙机油压获取和记录方式效率低的缺陷，提供一种电液转辙机的监测装置及监测方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种电液转辙机的监测装置，包括监测仪及监测站机，所述监测仪包括采集模块，所述采集模块用于采集电液转辙机在动作过程中的电气参数，并将采集的电气参数保存在所述监测仪中；

所述监测站机用于读取所述监测仪中的电气参数，并根据所述电气参数获取所述电液转辙机的功率曲线，并根据所述电液转辙机的功率曲线与油压曲线之间的对应关系，将所述功率曲线拟合成油压曲线。

较佳地，所述监测站机还用于显示所述功率曲线及所述油压曲线。

较佳地，所述电液转辙机及所述监测仪的数量均为多个，且所述电液转辙机和所述监测仪一一对应；

所述监测站机用于通过轮询的方式依次读取多个监测仪中的电气参数。

较佳地，所述监测仪还包括电流互感器，所述电流互感器用于在采集模块采集过程中进行电气隔离。

较佳地，所述监测装置还包括计算模块，用于预先计算所述电液转辙机的功率曲线与油压曲线之间的对应关系，所述计算模块用于预设一拟合公式，所述拟合公式具体如下：

p＝aw²+bw+c；

其中，p表示所述电液转辙机的油压值，w表示所述电液转辙机的功率值；

所述计算模块还用于预先获取所述电液转辙机的功率曲线及油压曲线，并从所述功率曲线及所述油压曲线上分别选取3个对应时间的功率值及油压值，代入所述拟合公式之后计算出a、b、c，以得出所述拟合公式的具体表达式。

本发明还提供了一种电液转辙机的监测方法，其利用上述的监测装置实现，所述监测方法包括以下步骤：

s1、采集模块采集电液转辙机在动作过程中的电气参数，并将采集的电气参数保存在监测仪中；

s2、监测站机读取所述监测仪中的电气参数，并根据所述电气参数获取所述电液转辙机的功率曲线；

s3、监测站机根据所述电液转辙机的功率曲线与油压曲线之间的对应关系，将所述功率曲线拟合成油压曲线。

较佳地，所述监测方法在步骤s3之后还包括：

s4、所述监测站机显示所述功率曲线及所述油压曲线。

较佳地，所述电液转辙机及所述监测仪的数量均为多个，且所述电液转辙机和所述监测仪一一对应；

步骤s2中所述监测站机通过轮询的方式依次读取多个监测仪中的电气参数。

较佳地，所述监测仪还包括电流互感器；步骤s1还包括：所述电流互感器在采集模块采集过程中进行电气隔离。

较佳地，所述监测装置还包括计算模块，所述监测方法在步骤s3之前还包括：

所述计算模块预先计算所述电液转辙机的功率曲线与油压曲线之间的对应关系，所述计算模块预设一拟合公式，所述拟合公式具体如下：

p＝aw²+bw+c；

其中，p表示所述电液转辙机的油压值，w表示所述电液转辙机的功率值；

所述计算模块还预先获取所述电液转辙机的功率曲线及油压曲线，并从所述功率曲线及所述油压曲线上分别选取3个对应时间的功率值及油压值，代入所述拟合公式之后计算出a、b、c，以得出所述拟合公式的具体表达式。

本发明的积极进步效果在于：本发明的监测装置能够实现在道岔转换过程中对电液转辙机油压的实时自动监测，无需维护人员肉眼观察，节省了时间，提高了维护效率，节约了维护成本，提高了维护质量。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的电液转辙机的监测装置的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的电液转辙机的监测方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明提供了一种电液转辙机的监测装置，能够对轨道道岔上的多个电液转辙机1的油压进行监测，具体地，如图1所示，本发明的电液转辙机的监测装置包括多个监测仪2以及一监测站机3，所述监测仪2与所述电液转辙机1一一对应，即每个电液转辙机1都有对应的监测仪2进行监测。所述监测仪2包括采集模块21，所述采集模块21用于采集电液转辙机1在动作过程中的电气参数，并将采集的电气参数保存在所述监测仪2中；

所述监测仪2的采集模块21采集并保存电液转辙机1三相电的线电压、相电压、电流、频率、分相有功功率、分相无功功率、总有功功率、总无功功率等参数，供监测站机3读取数据用来描绘电液转辙机1的功率曲线。为了保证采集的安全性，所述监测仪2还包括电流互感器22，用于在所述采集模块21采集电气参数时进行电气隔离，所述监测仪2还可以采用专业mcu(微控制器)，采样频率最高可达40ms/次，通信采用rs485接口(一种通讯接口)输出，可直接组网。

所述监测站机3则用于通过rs485总线轮询的方式依次读取所述监测仪2中的电气参数，并根据所述电气参数获取所述电液转辙机1的功率曲线，并在所述监测站机3上显示功率曲线，并根据所述电液转辙机1的功率曲线与油压曲线之间的对应关系，将所述功率曲线拟合成油压曲线并显示所述油压曲线，从而实现在电液转辙机动作过程中对油压的实时测量，同时，还可以根据预设的故障判断策略对电液转辙机进行故障诊断和预警，而故障判断策略则可由本领域技术人员根据实际需要进行设置。

在本发明的具体实施过程中，所述监测装置还可以包括计算模块，用于预先计算所述电液转辙机的功率曲线与油压曲线之间的对应关系，具体地，可以预先分别通过监测仪和油压计(具体可使用德国stauff公司的ppc-06-plus型油压计采集道岔动作时电液转辙机的油压曲线，该款油压计精度可达0.1％，采样频率最高可达5ms/次，可以十分精确地得到实际的油压曲线)来分别预先采集电液转辙机在动作过程中的功率曲线和油压曲线，通过分析这两条曲线，可以找出两者之间存在的对应关系，并总结出功率曲线拟合成油压曲线的算法。为了避免不同道岔的曲线可能存在不同的对应关系，所以分针对三种道岔(三开液压外锁闭道岔，轨枕液压外锁闭道岔和单开液压外锁闭道岔)都采集了功率曲线和油压曲线。通过对三种道岔的油压曲线和功率曲线分析，可以发现具有一下规律：

1、从0.2s到5.6s三开道岔功率曲线与油压曲线趋势一致；从0.2s到4.4s轨枕道岔功率曲线与油压曲线趋势一致；从0.2s到5.2s单开道岔功率曲线与油压曲线趋势一致。可以看出，三种道岔的功率曲线和油压曲线存在对应关系的阶段，都是从0.2s到功率曲线迅速跌落的时间段。

2、根据三相电气的原理，电机启动时(最初的0.2s)的瞬时功率非常大，而在此阶段，油压是从0缓慢增加的，功率曲线与油压曲线不存在对应关系。

3、油压在道岔动作的最后阶段依靠惯性达到最大值，而此时电机功率已经开始回落，即功率曲线迅速跌落后，油压曲线和功率曲线不对应。

4、道岔动作时，油压曲线最高尖峰值(第一尖峰)位于油压曲线的最后一段(这一段在功率曲线上无对应关系)，在这之前油压曲线还会有一个尖峰(第二尖峰)，通过分析不同道岔的多条油压曲线发现，第二尖峰和第一尖峰的差值大致恒定，即只要能计算出第二尖峰值(通过功率换算)，第一尖峰值(油压最高尖峰值)也可计算出。

找出两条曲线之间的关系后设计以下油压曲线拟合算法：

将曲线划分成三段拟合，在两条曲线存在对应关系的中段采用二次拟合，即通过油压通过二次多项式计算得出，基于此原理，所述计算模块用于预设一拟合公式，所述拟合公式具体如下：

p＝aw²+bw+c；

其中，p表示所述电液转辙机的油压值，w表示所述电液转辙机的功率值。

拟合参数a、b、c的计算可在所述功率曲线及所述油压曲线上分别选取3个对应时间的功率值(分别记为w1、w2、w3)及油压值(p1、p2、p3)，代入所述拟合公式之后解如下方程组：

aw1²+bw1+c＝p1；

aw2²+bw2+c＝p2；

aw3²+bw3+c＝p3；

即可以计算出拟合参数a、b、c，从而就可以得出所述拟合公式的具体表达式。

油压的最高值(第一尖峰值)通过第二尖峰值(通过二次拟合得到)加上差值得出，这个差值通过测得的油压曲线得来。

油压曲线的启动阶段(最初的0.2s)可由油压的初始值(一般为0)平滑过渡到二次拟合曲线的最初值。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明可以压缩电液转辙机的故障延时，提高电液转辙机的故障解决效率。智能的存储电液转辙机的各参数的实时数据，在故障发生时可以随时下载数据，在处理故障时排除了不必要的干扰，节省了时间，提高了效率。

(2)本发明可以对影响电液转辙机的重要参数进行动态监测，在运营时对这些参数进行跟踪，在电液转辙机状态发生变化后，在生产调度终端和车间终端上实时报警。提前发现了电液转辙机的故障隐患，将故障解决在萌芽时期，使电液转辙机的维修从状态维修向预防性维修转变。

(3)本发明具备对大容量数据的管理和分配功能，并且可以回放，便于事后故障数据的查找并方便维修人员对故障原因的查找分析和故障处理。不但大大缩短了电液转辙机的故障分析时间、增加故障处理的准确性，而且还能提高维护效率，从而节约了维护成本。

(4)本发明对电液转辙机的实时数据进行统计分析，跟踪因季节变化对液压道岔的影响，做出适合设备的维护对策，有利于维护经验的积累，提高了设备的维护质量。

(5)本发明方案简单，便于实施。

本发明还提供了一种电液转辙机的监测方法，其利用本实施例的电液转辙机的监测装置实现，如图2所示，本发明的电液转辙机的监测方法包括以下步骤：

步骤101、采集模块采集电液转辙机在动作过程中的电气参数，并将采集的电气参数保存在监测仪中；

步骤102、监测站机读取所述监测仪中的电气参数，并根据所述电气参数获取所述电液转辙机的功率曲线；

步骤103、监测站机根据所述电液转辙机的功率曲线与油压曲线之间的对应关系，将所述功率曲线拟合成油压曲线；

步骤104、所述监测站机显示所述功率曲线及所述油压曲线。

其中，当所述电液转辙机及所述监测仪的数量均为多个时，步骤102中具体地所述监测站机通过轮询的方式依次读取多个监测仪中的电气参数。

而优选地，步骤101中还可以利用电流互感器在采集模块采集过程中进行电气隔离。

当然，在本发明的电液转辙机的监测方法中，还可以预先计算所述电液转辙机的功率曲线与油压曲线之间的对应关系，具体地，结合上述在电液转辙机的监测装置中的原理描述，可以预设一拟合公式，所述拟合公式具体如下：

p＝aw²+bw+c；

其中，p表示所述电液转辙机的油压值，w表示所述电液转辙机的功率值；

并且通过预先获取所述电液转辙机的功率曲线及油压曲线，并从所述功率曲线及所述油压曲线上分别选取3个对应时间的功率值及油压值，代入所述拟合公式之后计算出a、b、c，以得出所述拟合公式的具体表达式，利用所述拟合公式就可以表征所述电液转辙机的功率曲线与油压曲线之间的对应关系。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。