电气化铁路轨面电压监测装置的制作方法

本发明涉及检测，尤其涉及一种电气化铁路轨面电压监测装置。

背景技术：

1、电气化铁路轨道电路作为列车运行控制的核心组成部分，其轨面电压的稳定与否直接影响列车的行车安全与运行效率。

2、相关技术方案中，采用接触式监测方式来检测被测铁路轨面的当前电压，其中，接触式监测方式包括人工手持仪表巡检、信号集中监测系统在线采集或便携式车载/轨行装置。

3、然而，上述接触式监测方式存在效率低、数据不连续、布线复杂、依赖既有电缆、无法覆盖无布线区段、维护成本高的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种电气化铁路轨面电压监测装置，用以解决现有技术中触式监测方式存在效率低、数据不连续、布线复杂、依赖既有电缆、无法覆盖无布线区段、维护成本高的问题的缺陷，实现非接触式监测，无磨损、不破坏线路、可带电安装、适合长期在线，降低了监测成本。

2、本发明提供一种电气化铁路轨面电压监测装置，包括如下模块。

3、采集模块，所述采集模块包括集成式探头以及信号处理模块，所述集成式探头的输出端与所述信号处理模块的输入端连接，所述集成式探头包括电容极板和电场传感器的非接触采集模块，用于对被测铁路轨面耦合，得到感应电流和对所述被测铁路轨面进行电场强度检测，得到目标电场强度；

4、时钟模块；

5、传输模块；

6、控制模块，所述控制模块的时钟输入端与所述时钟模块的时钟输出端连接，所述控制模块的信号输入端与所述信号处理模块的输出端连接，所述控制模块的信号输出端与所述传输模块的输入端连接，用于采用所述时钟模块输出的时钟信号对所述感应电流和所述目标电场强度添加时间戳，以及基于添加时间戳后的所述感应电流和添加时间戳后的所述目标电场强度确定所述被测铁路轨面的当前电压，并通过所述传输模块输出；

7、第一供电模块，所述第一供电模块的输出端与所述控制模块的第一供电输入端连接。

8、根据本发明提供的一种电气化铁路轨面电压监测装置，所述信号处理模块包括：

9、差分滤波模块，所述差分滤波模块的输入端与所述集成式探头的输出端连接；

10、共模抑制模块，所述共模抑制模块的输入端与所述差分滤波模块的输出端连接；

11、信号放大模块，所述信号放大模块的输入端与所述共模抑制模块的输出端连接，所述信号放大模块的输出端与所述控制模块的信号输入端连接。

12、根据本发明提供的一种电气化铁路轨面电压监测装置，所述集成式探头还包括接触采集模块和探头切换模块；

13、其中，所述探头切换模块分别与所述接触采集模块和所述非接触采集模块连接，用于切换所述集成式探头当前使用的采集模块。

14、根据本发明提供的一种电气化铁路轨面电压监测装置，所述控制模块包括：

15、模数转换器，所述模数转换器的输入端与所述信号处理模块的输出端连接，用于基于所述时钟模块输出的时钟信号对所述感应电流和所述目标电场强度进行采样，得到添加时间戳后的所述感应电流和添加时间戳后的所述目标电场强度；

16、单片机模块，所述单片机模块的数据输入端与所述模数转换器的输出端连接，用于基于添加时间戳后的所述目标电场强度的变化值，确定基准电容对应的变化值，以及基于所述基准电容对应的变化值更新所述基准电容，以得到所述被测铁路轨面的当前电压；

17、存储模块，所述存储模块的输入输出端与所述单片机模块的输入输出端连接。

18、根据本发明提供的一种电气化铁路轨面电压监测装置，所述控制模块还包括：

19、数据导出接口，所述数据导出接口与所述单片机模块的数据同步端连接，用于导出被测铁路轨面的当前电压；和/或

20、参数配置接口，所述参数配置接口与所述单片机模块的参数配置端连接，用于对所述电气化铁路轨面电压监测装置的运行参数进行配置。

21、根据本发明提供的一种电气化铁路轨面电压监测装置，所述电气化铁路轨面电压监测装置还包括：

22、电磁感应取能供电模块，所述电磁感应取能供电模块的电力输出端与所述控制模块的第一供电输入端可拆除连接，所述电磁感应取能供电模块的电力采集端用于夹持在回流电缆上，用于从回流电缆获取能量，并向所述控制模块供电。

23、根据本发明提供的一种电气化铁路轨面电压监测装置，所述电气化铁路轨面电压监测装置还包括：

24、储能模块，所述储能模块的电力连接端与所述电磁感应取能供电模块的电力输出端连接。

25、根据本发明提供的一种电气化铁路轨面电压监测装置，所述电气化铁路轨面电压监测装置包括第一壳体和第二壳体；

26、其中，所述采集模块、所述时钟模块、所述传输模块和所述控制模块设于所述第一壳体内，所述电磁感应取能供电模块和所述储能模块设于所述第二壳体。

27、根据本发明提供的一种电气化铁路轨面电压监测装置，所述电气化铁路轨面电压监测装置还包括：

28、夹持机构，所述夹持机构用于将所述集成式探头可拆卸式固定在被测铁路轨面。

29、根据本发明提供的一种电气化铁路轨面电压监测装置，所述传输模块包括4g/5g模块；和/或lora模块。

30、本发明提供的一种电气化铁路轨面电压监测装置，在采集阶段引入了包括电容极板和电场传感器的非接触采集模块，同时引入了时钟模块的时间戳对齐机制。通过电容极板获取反映交流特性的感应电流，通过电场传感器获取反映整体电场特性的目标电场强度，控制模块利用时钟信号对这两种不同物理原理采集到的信号进行严格的时间轴同步；在同一时间切片下，将感应电流数据与目标电场强度数据进行融合计算，以此相互校验并补偿单一传感原理在复杂电磁环境下的测量偏差。在此过程中，克服了传统方案需要破坏线路、容易产生机械磨损的接触式电极的问题，消除了环境干扰带来的失真，极大提升了轨面电压计算的连续性与精准度。

1.一种电气化铁路轨面电压监测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电气化铁路轨面电压监测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：

3.根据权利要求1所述的电气化铁路轨面电压监测装置，其特征在于，所述集成式探头还包括接触采集模块和探头切换模块；

4.根据权利要求1所述的电气化铁路轨面电压监测装置，其特征在于，所述控制模块包括：

5.根据权利要求4所述的电气化铁路轨面电压监测装置，其特征在于，所述控制模块还包括：

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电气化铁路轨面电压监测装置，其特征在于，所述电气化铁路轨面电压监测装置还包括：

7.根据权利要求6所述的电气化铁路轨面电压监测装置，其特征在于，所述电气化铁路轨面电压监测装置还包括：

8.根据权利要求7所述的电气化铁路轨面电压监测装置，其特征在于，所述电气化铁路轨面电压监测装置包括第一壳体和第二壳体；

9.根据权利要求1至5中任一项所述的电气化铁路轨面电压监测装置，其特征在于，所述电气化铁路轨面电压监测装置还包括：

10.根据权利要求至5中任一项所述的电气化铁路轨面电压监测装置，其特征在于，所述传输模块包括4g/5g模块；和/或lora模块。