[发明专利]25HZ室外轨道电路电气数据采集系统

说明书

本发明25HZ室外轨道电路电气数据采集系统，电流互感器设置于防雷分线柜的底座内；电流互感器用于对轨道电路的电流采样，通过分线端子传至对外接口单元，电流采样调理电路用于对电流值进行调理并将调理后的电流信号传至MCU；电压采样调理电路用于通过对外接口单元和分线端子对轨道电路的电压进行隔离采样，对采样的电压值进行调理并将调理后的电压信号传输至MCU；MCU用于对每一路传输来的电压/电流信号进行FFT以获得相应的电压/电流有效值和相位角数据，根据相位角数据和采样基准频率确定实际频率，然后根据实际频率更新采样频率以使得实际频率无限接近频率分辨率的整数倍，进而消除FFT上栅栏效应对数据精度的影响。

技术领域

本发明涉及铁路信号集中监测和故障诊断技术领域，特别是涉及一种25HZ室外轨道电路电气数据采集系统。

背景技术

轨道电路是用于检测线路是否被机车占用、控制信号和转辙的装置，以保证行车设备的安全，是铁路系统的重要组成部分。因此为了保障铁路运输系统的稳定可靠，对轨道电路工作状态的在线监测和故障诊断显的尤为重要。目前一般25HZ轨道电路的采集点都位于轨道测试盘侧面端子或交流二元继电器组合侧面端子，是经过25HZ防护盒之后的数据，只能采样到基准电压和相位角数据，不能反应出轨道电路的实际工作状态。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种25HZ室外轨道电路电气数据采集系统，在分线盘处采集数据，用于对25HZ轨道电路运行状态进行全面的监控和诊断。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供一种25HZ室外轨道电路电气数据采集系统，其特点在于，其包括电流互感器、对外接口单元、电流采样调理电路、电压采样调理电路和MCU，所述电流互感器设置于防雷分线柜的底座内，所述电流互感器通过防雷分线柜的分线端子与对外接口单元电连接。

所述电流互感器用于对室外轨道电路的电流进行采样，并通过分线端子传输至对外接口单元，所述电流采样调理电路用于对接收的电流值进行调理并将调理后的电流信号传输至MCU。

所述电压采样调理电路用于通过对外接口单元和分线端子对室外轨道电路的电压进行隔离采样，并对采样的电压值进行调理并将调理后的电压信号传输至MCU。

所述MCU用于对每一路传输来的电压/电流信号进行FFT(快速傅里叶变换)以获得相应的电压/电流有效值和相位角数据，根据相位角数据和采样基准频率确定实际频率，然后根据实际频率更新采样频率以使得实际频率无限接近频率分辨率的整数倍，进而消除FFT上栅栏效应对数据精度的影响。

较佳地，所述MCU用于通过FFT算法获得相邻两个周期的相位角信息，根据公式△f＝2π/△θ求出频率偏移值，根据公式Fs＝Fx±△f求出实际频率，其中，△θ表示相邻两个周期的相位角的差值，Fs为实际频率，Fx为采样频率，Fx的初始值为采样基准频率；

根据公式Fn＝Fs/n计算出频率分辨率，根据公式Fx＝Fn/64计算出下次的采样频率，通过频率跟踪加冗余迭代方式使实际频率落在采样频率下生成的谱线上，有效的消除栅栏效应。

较佳地，所述电压采样调理电路包括：第一保险丝和第二保险丝的一端均与对外接口单元电连接，第一保险丝的另一端通过第一电阻与交流电压采样器的第一输入端电连接，第二保险丝的另一端通过第二电阻与交流电压采样器的第二输入端电连接，交流电压采样器的第一输出端通过第三电阻电连接基准电压，交流电压采样器的第二输出端直接电连接基准电压，交流电压采样器的第一输出端与第一运算放大器的正输入端电连接，第一运算放大器的输出端与MCU电连接，第一运算放大器的输出端还与第一运算放大器的负输入端电连接。

较佳地，所述电流采样调理电路包括：第二运算放大器的正输入端与对外接口单元电连接、还通过第五电阻电连接基准电压，第二运算放大器的输出端与MCU电连接，第二运算放大器的输出端还与第二运算放大器的负输入端电连接。