1.本实用新型涉及一种铁路电气化设备，具体地讲，是涉及一种可视化钢轨电气连接装置。


背景技术：

2.地铁线路通常由正线、车辆段线路和停车场线路构成。长时间运营后、钢轨对地的绝缘性下降、会产生杂散电流；为了克服场段钢轨与正线钢轨之间的杂散电流相互干扰，需要在场段钢轨与正线钢轨的连接处、设置轨道绝缘节将场段钢轨和正线钢轨进行绝缘分断。
3.在列车经过轨道绝缘节时、轨道绝缘节两端分别由正线变电所供电和场段变电所供电、必须保持列车供电回流，由于轨道绝缘节两端回流轨电位不相等、其电压差最高超过450v，导致列车经过轨道绝缘节时、由于车轮的金属导电性瞬间导通轨道绝缘节两端、可能造成电压燃弧烧伤车轮；此时，需要在列车到达轨道绝缘节之前、使得绝缘节两端导通，既提供列车供电回流、又防止电压差造成的燃弧；使得轨道绝缘节两端导通后，需要确认绝缘节两端的状态是否已等电位、列车车轮经过时是否没有燃弧。
4.现有技术采用的单向导通装置在一定程度上解决了列车回流问题，防止了电压燃弧烧伤列车车轮问题，但是长期使用、导致正线杂散电流对场段杂散电流产生干扰，引起正线轨道电位过高、轨道电位限制装置频繁动作问题。采用的响应式连接装置也在一定程度上解决了列车回流问题，防止了电压燃弧烧伤列车车轮问题，也解决了轨道电位限制装置频繁动作问题，但是它不能完善的解决当回流器件损坏、设备指令发出没有执行或者不能及时识别导致电压燃弧烧伤车轮的问题。因此，亟需改进。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本实用新型提供一种可视化钢轨电气连接装置，既能克服杂散电流扩散，又能进行列车行驶过程中的回流保持、预防列车车轮经过轨道绝缘节时可能引发的电压燃弧损伤，还能可视化、实时、闭环验证装置是否有效，最大程度地保证列车安全运行。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
7.一种可视化钢轨电气连接装置，包括通过轨道绝缘节连接的正线轨道和场段轨道，还包括消弧回流单元、车位检测单元和可视化验证单元，其中，
8.所述消弧回流单元，连接于正线轨道和场段轨道之间，用于通过回流消除正线轨道和场段轨道之间的电压差；
9.所述车位检测单元，分别安装在轨道绝缘节两侧的正线轨道和场段轨道侧面，用于检测列车车轮即将到达轨道绝缘节的情况，并在列车车轮经过轨道绝缘节之前触发所述消弧回流单元；
10.所述可视化验证单元，用于监测消弧回流单元的电压电流状态以及在轨道绝缘节
处监测列车车轮通过轨道绝缘节时的轮对状态。
11.具体地，所述消弧回流单元包括由电阻r3和电容c2串联构成的消弧支路，与消弧支路并联的并受车位检测单元控制开闭的双向回流支路，其中消弧支路一端连接正线轨道、另一端连接场段轨道。
12.具体地，所述双向回流支路包括反向并联的晶闸管vt1和晶闸管vt2，以及与晶闸管vt1和晶闸管vt2的触发端均连接的触发控制电路，其中，所述触发控制电路接收来自车位检测单元的控制信号。
13.具体地，所述晶闸管vt1上串联有电流表a1且并联有电压表v1，所述晶闸管vt2上串联有电流表a2且并联有电压表v2。
14.进一步地，所述车位检测单元包括通过专用紧固支架安装固定在正线轨道侧面的第一金属接近开关，通过专用紧固支架安装固定在场段轨道侧面的第二金属接近开关，以及与第一金属接近开关和第二金属接近开关均电连接的信号处理模块，其中，信号处理模块通过信号接口输出或接收信号数据，并当第一金属接近开关或第二金属接近开关检测到列车车轮到达时，由信号处理模块向消弧回流单元发出触发回流开启的控制信号。
15.进一步地，所述专用紧固支架包括横向设置于轨道底部的底板，设置于底板一端并将轨道底部一侧扣住的c型钩扣，设置于底板另一端并与轨道底部该侧保持一间隙形成安装位的限位连接壁，下端通过螺栓在该安装位与底板连接的且上部侧面紧靠于轨道腰面上的台阶固定板，安置于限位连接壁上用于紧固台阶固定板的横向调节螺栓，以及安置于台阶固定板上并与轨道轨底顶面接触的竖向调节螺栓，其中，所述第一金属接近开关或第二金属接近开关安置于台阶固定板上。
16.进一步地，所述台阶固定板包括依次连接为一体的下支撑壁、横向连接板、竖向支撑板和上支撑壁，所述下支撑壁置于安装位内与限位连接壁紧靠或平行，所述横向连接板置于安装位上并通过螺栓与底板固定连接，所述竖向调节螺栓安置于该横向连接板上，所述竖向支撑板与横向连接板垂直，且竖向支撑板下端设有用于抵住轨道轨底顶面的支撑脚，所述上支撑壁垂直连接于竖向支撑板上并与轨道腰面紧靠。
17.更具体地，所述可视化验证单元包括三个均与信号处理模块电连接的高清摄像机，其中一个高清摄像机对应消弧回流单元设置，用于拍摄获取消弧回流单元进行电压差消除时通过电压表呈现的电压信息和通过电流表呈现的电流信息，另外两个高清摄像机分别设置于轨道绝缘节处的轨道两侧，用于拍摄列车车轮通过绝缘节时引起燃弧的情况和轮对状态。
18.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
19.(1)本实用新型采用轨道绝缘节完全绝缘的方式克服钢轨杂散电流干扰，根据车位检测单元确定列车到来情况，从而控制消弧回流单元导通轨道绝缘节两端，消除轨道绝缘节两端电压差，使列车驶过轨道绝缘节时轨道处于等电位状态，防止列车车轮燃弧，并通过可视化验证单元进行可视化、实时、闭环地验证车轮驶过绝缘节的状态，提高了钢轨电气连接装置的使用有效性。本实用新型设计巧妙，结构简单，应用方便可靠，适于在列车轨道检测中应用。
20.(2)本实用新型的消弧回流单元通过晶闸管构成的双向回流支路实现了无论正线轨道电压较高还是场段轨道电压较高均可短接消除电压差的效果，采用大电流的晶闸管进
行轨道绝缘节两端轨道之间的续流和回流保持功能，保证了两段轨道之间的等电位状态，同时配置的消弧支路有效吸收轨道绝缘节连段的电压差能量和电路导通瞬间的响应能量。
21.(3)本实用新型在消弧回流单元上还配置有显化晶闸管两端电压的电压表和流过晶闸管电流的电流表，配合可视化验证单元对该电压电流值的直观图像获取来判断验证消弧回流单元的执行效果。
22.(4)本实用新型的车位检测单元利用专用紧固支架在轨道绝缘节附近的轨道下方安装金属接近开关来检测列车车轮的到达情况，从而可以实时触发消弧回流单元执行，而且该专用紧固支架采用稳定且可调节的安装结构，提高了金属接近开关安置的稳定性，不会因震动而脱落，保证了检测的准确性。
23.(5)本实用新型的可视化验证单元采用高清摄像机来采集电压表、电流表以及列车轮对经过轨道绝缘节的图像信息，利用拍摄的图像来判断和验证消弧回流单元的执行效果，方便可靠。
附图说明
24.图1为本实用新型
‑
实施例的结构示意图。
25.图2为本实用新型
‑
实施例中消弧回流单元的电路原理图。
26.图3为本实用新型
‑
实施例中车位检测单元部分的结构示意图。
27.图4为本实用新型
‑
实施例的信号连接框图。
28.图5为本实用新型
‑
实施例中可视化验证单元的布置示意图。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
30.实施例
31.如图1至图5所示，该可视化钢轨电气连接装置，包括通过轨道绝缘节3连接的正线轨道1和场段轨道2，以及消弧回流单元10、车位检测单元20和可视化验证单元30。
32.所述消弧回流单元，连接于正线轨道和场段轨道之间，用于通过回流消除正线轨道和场段轨道之间的电压差；所述消弧回流单元包括由电阻r3和电容c2串联构成的消弧支路，与消弧支路并联的并受车位检测单元控制开闭的双向回流支路，其中消弧支路一端连接正线轨道、另一端连接场段轨道，可以吸收轨道绝缘节两端的电压差能量及电路导通瞬间的响应能量。具体地，所述双向回流支路包括反向并联的晶闸管vt1和晶闸管vt2，以及与晶闸管vt1和晶闸管vt2的触发端均连接的触发控制电路，其中，所述触发控制电路接收来自车位检测单元的控制信号。所述晶闸管vt1上串联有电流表a1且并联有电压表v1，所述晶闸管vt2上串联有电流表a2且并联有电压表v2。如图2所示。本实施例中，正线轨道和场段轨道之间通过电阻r3和电容c2连接，晶闸管vt1和晶闸管vt2并联在相互串联的电阻r3和电容c2两端，晶闸管vt1阳极连接正线轨道、阴极连接场段轨道，晶闸管vt2阴极连接正线轨道、阳极连接场段轨道，晶闸管vt1和晶闸管vt2的触发端分别连接至触发控制电路的两路输出端。根据车位检测单元的输出结果满足启动条件时由触发控制电路触发控制输出使晶闸管vt1和晶闸管vt2打开形成双向回流，此时无论正线轨道电压较高、还是场段轨道电压较高，
正线轨道和场段轨道都可以被短接，从而消除电压差，并形成回流保持。
33.所述车位检测单元，分别安装在轨道绝缘节两侧的正线轨道和场段轨道侧面，用于检测列车车轮即将到达轨道绝缘节的情况，并在列车车轮经过轨道绝缘节之前触发所述消弧回流单元；所述车位检测单元20包括通过专用紧固支架23安装固定在正线轨道侧面的第一金属接近开关21，通过专用紧固支架安装23固定在场段轨道侧面的第二金属接近开关22，以及与第一金属接近开关和第二金属接近开关均电连接的信号处理模块24，其中，信号处理模块通过信号接口输出或接收信号数据；该信号处理模块采用32bit高性能cks32系列单片机，可以接受来自第一和第二金属接近开关的检测信号，向触发控制电路发出触发控制信号。并当第一金属接近开关或第二金属接近开关检测到列车车轮到达时，由信号处理模块向消弧回流单元发出触发回流开启的控制信号。在有列车经过时，列车车轮引起金属接近开关输出电平信号发生变化，输出的电平信号进入信号处理模块，可以根据电平信号的逻辑识别，判断列车是否达到以及到达方向；如第一金属接近开关先动作时，说明列车从正线轨道一侧到达，如第二金属接近开关先动作时，说明列车从场段轨道一侧到达。
34.具体地，如图3所示，所述专用紧固支架23包括横向设置于轨道底部的底板201，设置于底板一端并将轨道底部一侧扣住的c型钩扣202，设置于底板另一端并与轨道底部该侧保持一间隙形成安装位的限位连接壁203，下端通过螺栓在该安装位与底板连接的且上部侧面紧靠于轨道腰面上的台阶固定板，安置于限位连接壁上用于紧固台阶固定板的横向调节螺栓204，以及安置于台阶固定板上并与轨道轨底顶面接触的竖向调节螺栓205，其中，所述第一金属接近开关或第二金属接近开关安置于台阶固定板上；所述c型钩扣上还可设置压紧螺栓212。所述台阶固定板包括依次连接为一体的下支撑壁206、横向连接板207、竖向支撑板208和上支撑壁209，所述下支撑壁置于安装位内与限位连接壁紧靠或平行，所述横向连接板置于安装位上并通过螺栓210与底板固定连接，所述竖向调节螺栓安置于该横向连接板上，所述竖向支撑板与横向连接板垂直，且竖向支撑板下端设有用于抵住轨道轨底顶面的支撑脚211，所述上支撑壁垂直连接于竖向支撑板上并与轨道腰面紧靠。
35.所述可视化验证单元，用于监测消弧回流单元的电压电流状态以及在轨道绝缘节处监测列车车轮通过轨道绝缘节时的轮对状态。所述可视化验证单元30包括三个均与信号处理模块电连接的高清摄像机31，其中一个高清摄像机对应消弧回流单元设置，用于拍摄获取消弧回流单元进行电压差消除时通过电压表呈现的电压信息和通过电流表呈现的电流信息，即电流表a1和a2、电压表v1和v2上的显示值，另外两个高清摄像机分别设置于轨道绝缘节处的轨道两侧，用于拍摄列车车轮通过绝缘节时引起燃弧的情况和轮对状态。
36.由于轨道绝缘节两端电压会逐渐积累，电压表会显示为某个相对较大的值、电流表显示电流值接近于零；当触发消弧回流单元执行后，电流表显示的电流值会忽然上升，而电压表显示电压值逐渐下降至接近零值，该一个高清摄像机通过直接拍摄电流表和电压表上的显示值，可以实时判断和闭环验证该消弧回流单元的执行效果。
37.同时，轨道两侧的两个高清摄像机实时获取列车轮对经过轨道绝缘节过程的多帧图像信息，来判断列车车轮通过轨道绝缘节时是否产生燃弧，相应验证了消弧回流单元的执行效果，还可以根据拍摄图像判断轮对是否存在损坏。
38.本实用新型的工作原理及过程如下：
39.初始状态轨道绝缘节连接至正线轨道和场段轨道之间，轨道之间隔离绝缘；由电
阻r3和电容c2构成的消弧支路、无电流流过；晶闸管vt1和vt2处于关断状态。
40.车位检测单元内的信号处理模块获取正线轨道和场段轨道的电压差值，该电压差值可以通过其他电压检测手段实现，也可以利用消弧回流单元中的电压表检测实现，本实施例中不作限制。并对该电压差值进行判断，若该电压差值大于设定的上限整定值，信号处理模块输出控制信号给触发控制电路，控制双向回流支路中晶闸管启动来短接正线轨道和场段轨道，在短接的瞬间强行放电，消除正线轨道和场段轨道的电压差。
41.若该电压差未超过设定的上限整定值而超过了设定的下限整定值，判断列车是否到达，若无列车到达则不动作，若通过车位检测单元检测到有列车到达时，这信号处理模块输出控制信号给触发控制电路，在列车车轮通过绝缘节之前，将正线轨道和场段轨道短接，消除电压差并消弧吸能；
42.在车位检测单元输出信号给触发控制电路之后，通过可视化验证单元拍摄的电压表、电流表和轨道绝缘节处车轮经过的图像，判断当前输出消弧回流单元是否被执行，也可判断监测到列车车轮通过轨道绝缘节时是否引起燃弧、或轮对是否有损伤；
43.如果当前输出已被执行，则电压差逐渐降低、且无燃弧现象，那么延时若干时间后回到初始状态，准备下一次动作，如果当前输出没有被执行、或电压差一直居高不下、或发生车轮引起燃弧、或发现车轮有损伤，则输出故障报警提示，请求及时检查和维护。
44.上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。