安全电路

安全电路（共9篇）

安全电路 篇1

轨道电路是用以检查一定区段上是否有列车和车辆占用的设备。其原理是:在该区段内, 利用轨枕相对绝缘的两根钢轨传送信号电流, 根据其是否被列车轮轴所短路, 以检查这一区段, 线路上是否被占用。

目前我段管内站内轨道电路主要使用的有25 Hz相敏轨道电路, 高压脉冲轨道电路。25 Hz轨道电路分旧型和97型, 我段目前主要用的是97型。高压脉冲轨道电路, 始于1953年, 之前称为高压不对称轨道电路。这种轨道电路起初是为解决钢轨表面生锈、撒砂和油污引起列车分路不良而研制的, 后来才逐渐完善用于直流、交流电化区段和车站和区间。

1 现对25 Hz, 高压脉冲轨道电路原理简要介绍如下

1.1 25 Hz轨道电路工作原理

25 Hz轨道电路的信号电源是由铁磁分频器供给25 Hz交流电, 以区分50 Hz牵引电流, 接受器采用二元二位轨道继电器, 该继电器的轨道线圈由送电端25 Hz轨道电源经轨道传输后供电, 局部线圈则由25 Hz局部分频器电源供电。轨道继电器工作时, 从轨道电路取得较少的功率而大部分功率是通过局部线圈取自局部电源, 因而轨道电路的控制距离可以延长, 且只有轨道继电器上的轨道线圈电压Ug和局部线圈电压Uj之间的相位角接近或等于90°时, 转矩最大, 使翼片绕轴旋转, 带动接点动作, 否则, 翼片不能旋转, 不能带动接点动作。所以, 25 Hz轨道电路既有对频率的选择性, 又有相位的选择性。当轨道线圈和局部线圈电源电压满足规定的相位要求时, GJ吸起, 轨道电路处于调整状态, 即表示轨道电路空闲。当列车占用时轨道电路被分路, GJ落下。若频率、相位不对时, GJ也落下。因而, 其抗干扰性能较强, 广泛应用于交流电力牵引区段。

25 Hz相敏轨道电路的原理图如图1。

1.2 高压脉冲轨道电路工作原理

轨道电源经电缆送至高压脉冲发码电源变压器的I次侧, 变压器II次侧可提供300 V、400 V、500 V的交流电压, 可以根据轨面的生锈程度及轨道电路的长度选择合适的电压。变压器次级电压给高压脉冲发码盒提供工作电源, 发码盒输出经过调整电阻在高压脉冲扼流变压器的信号侧放电, 产生头部和尾部不对称的高压脉冲, 该脉冲经过扼流变压器传送至轨面。在接收端, 扼流变压器把轨面上的高压不对称脉冲信号传送到译码器上, 译码器通过变换分别把高压脉冲中的正脉冲和负脉冲分别输出, 供给二元差动继电器工作。如果极性相反, 二元差动继电器不吸起, 以保证有可靠的极性交叉。

2 轨道区段相邻时的问题探讨

轨道电路毕竟要有相邻区段, 那么如何保证与相邻区段的相互独立性, 并在与相邻区段绝缘节处出现短路问题时, 如何保证相邻俩区段都倒向安全面, 对于电务安全很重要, 那么接下来本文就将讨论一下高压脉冲轨道电路如何做到与相邻轨道电路区段的独立性和安全性。

2.1 高压脉冲轨道电路与高压脉冲轨道电路相邻时

当两个高压脉冲轨道电路相邻时, 采用极性交叉来防护, 所谓极性交叉, 是指两根相邻钢轨在绝缘节两端的高压脉冲极性是相异的, 见图2。

其防护原理是:因为接收端的译码器是有极性的, 它只能接收本区段轨道上发送来的高压脉冲才能工作, 因此, 当钢轨绝缘节破损时, 相邻轨道电路的不对称脉冲信息就干扰该区段的译码器, 但它的脉冲极性正好与该区段的脉冲相反。这时, 译码器的输出电压, 正好使二元差动轨道继电器的尾部线圈电压提高, 头部线圈电压下降, 根据二元差动闭磁路继电器的特性可知, 在这种情况下, 继电器将失磁, 从而起到钢轨绝缘破损防护的目的。高压脉冲轨道电路, 站内正线相邻轨道区段均应设计为极性交叉, 但对非正线上, 若为双送电端的相邻轨道区段, 允许不作极性交叉, 从技术角度和节省投资看, 为了提高轨道电路设备的可靠性、经济性, 应尽量多采用双送电端或双受电端方式为好。

2.2 高压脉冲轨道电路与25 HZ轨道电路相邻时

高压脉冲轨道电路与25周相敏轨道电路相邻时, 由于25周轨道电路, 在钢轨上传送的信息为连续而对称的正弦波, 由二元差动轨道继电器的工作原理可知, 高压脉冲轨道电路是有良好的防护性能的。另外由于不对称脉冲的占空比极小, 所以当相邻钢轨绝缘节破损时, 对25周轨道继电器即使有不对称脉冲的瞬时冲击干扰, 但是轨道继电器由于电磁及机械的惯性, 它是不会误动的。由此可见, 当上述两种轨道电路相邻时, 相互间互不干扰, 都能独立保持着自己制式的各项功能。

通过以上的分析可见, 高压脉冲轨道电路由于其独特的设计, 以及二元差动继电器的应用, 做到了与相邻轨道电路的独立性和安全性。

安全电路 篇2

持证上岗是基础

首先，施工人员必须持有国家有关部门发放的电工本，方可进行施工，严禁非专业人员无证上岗。第二，电工在安装复杂电路前，应检查用户电表负荷，以保证用电安全，并根据要求绘制线路图，标明线路的走向和导线规格，以便日后出现故障时，查找方便。为确保用电安全，电线应选用2.5方以上的铜质绝缘电线或铜质塑料绝缘护套线，保险丝要使用铅丝，严禁使用铅芯电线或使用铜丝做保险丝。

电线数量不宜超过四根

在电器布线时，暗管铺设需采用pvc管，明线铺设必须使用pvc线槽，这样做可以确保隐蔽的线路不被破坏。在同一管内或同一线槽内，电线的数量不宜超过4根，而且弱电系统(包括电话线、电视天线等)与电力照明线不能同管铺设，以避免使电视、电话的信号接收受到干扰。

线路接头过多或处理不当是引起断路、短路的主要原因，如果墙壁的防潮处理不好，还会引起墙壁潮湿带电，所以线路要尽量减少接头，必要的接头要做好绝缘及防潮处理，有条件的可以进行“涮锡”或使用接线端子。

做好的线路要注意及时保护，以免出现墙壁线路被电锤打断，铺装地板时气钉枪打穿pvc线管或护套线而引起的线路损伤。

电路改造收费有标准 来源：

当水管与电气线路距离很近时，要注意将热水管做好保温处理，两管之间的距离不得小于20厘米(热水管在电气线路下方时，不得小于30厘米)。

探讨本质安全防爆电路的设计 篇3

关键词：本质安全,防爆电路,设计

1 前言

本质安全电路防爆设计,主要是对电气参数进行合理的设计与分析,进而有效控制电火花能量,确保本质安全型的设备或是电路在正常运行、故障状态下所产生的热效应与电火花不至于引燃爆炸性的气体混合物,造成严重的爆炸事件。因此,需要在电感电路、电阻电路、电容电路中,通过降低电流或电压的方式,确保其安全系数达到要求。

2 电路防火花的设计分析

2.1 电感电流防火花设计

在电感电流中,电感元起作为重要的储能元件,可将电路能量通过磁能形式加以储存,让电路在出现关闭时,将能源进行释放。电感电流火花放电相对复杂,其火花放电的能源有的来自于电感元件的自身能量,有的来自于电源。在电感电流出现断开时,除了电感电流会出现火花放电,电感元件的磁场储能依然会出现放电。而在这个过程中,电路电极会迅速地切断,期间电极的电阻会大大增加,而电流则会极速下降,发生较大的电流变化,并会在电极间隙的位置发生较高的感应电动势,导致电感在储能放电的间隙位置发生放电。当电感电路切断时,电火花会在较短时间内集中在某一空间,且能量巨大,很容易导致爆炸性混合物点燃。若电感电路的电感相对较小,放电火花就会较为分散且巨大,不容易点燃爆炸性的混合物。因此,若电感电路的电源电压相同,点燃的电流也会存在差异。且电感电路点燃的电流,比电阻电路点燃的电流还小。在设计过程中,要结合电感储能放电时对放电火花的影响进行充分的分析,在电感电路发生闭合时,不会导致电流因为突变而出现放电火花,点燃易爆炸的混合物或气体。

2.2 电阻电路防火花设计

电阻电路出现火花放电,主要是由于电阻电路没有储能元件,在发生通断时,火花能源主要来自于电源,在电路断开之后,电极接触面会极速减小,而接触位置的电流密度则会急剧增加,在这种高电流及高电压的情况下,电流就会融化为金属熔桥。与此同时,还会出现一定的金属蒸气,并对金属熔桥产生破坏,进而导致电极间的电阻加大,使得电压升高。当电压大于起弧电压时,则会出现电弧放电的现象。一般电阻电路发生的放电火花能量不太高,因此,开关的通断速度也会对电火花的能量产生影响。所以开断电气参数一定的电路,其火花放电的能量会随火花放电持续时间和放电波形而变化,持续时间越长,火花放电能量越大,而电阻电路断开时出现火花,断开速度越慢越危险。

2.3 电容电路防火花设计

电容电路火花放电通常发生在开关触点的闭合时,但在触点断开后,电容一般不会发生放电火花。电容电路中的电容,通常作为储能器来将电源能源通过电场能形式加以存储。当电路发生闭合时,不仅会存在电容储能的放电,还会存在电阻电路的放电。电容电路的放电流较大,且速度较快,火花的放电能量也较为集中,危险性极大,很容易导致爆炸混合物点燃。本安电路的放电火花点燃力,不仅受到电流、电感等影响,还受非电气参数影响,包括爆炸性混合物成分、流动速度,以及温度与湿度,还有电极触头的材质及分合流速影响。而不同的成分,其爆炸能力也不相同。为确保本安电路防爆设计的可行性,在检验和设计本安电路过程中,还要确保其安全系数符合要求。

3 电源电路的防爆设计

3.1 电源电路的开关设计

在电源电路设计中,可以运用开关稳压器来作为前级电路,在采用低压差线性的稳压电源来作为后级电路,通过这种串级连接方式,来较小纹波,提高电源在输出低电压时的精准度。开关电源的应用优势较为突出,不仅体积较小,而且效率较高,重量较轻,电网的适应性较强。在电源电路的防爆设计中,通过调整开关管的占空比,来更好地适应电压。且该种线性稳定的电源,工作状态反应较为灵敏,且电压稳定性良好,噪音较低,输出的纹波电压小,电路结构较为简单,易于维护。本质安全防爆的直流开关电源,与普通的开关电源有着很大的不同,能够对电路火花放电的能量进行限制[3]。换言之,也就是限制电路的电压及电流,并对放电时间加以控制。线性电流的输出端无需设置较大的滤波电容,因此本质安全保护电路一般运用输出端增加电流检测电阻方式,及反馈调整管方式进行。针对于开关电源,可以通过加电流来检测电阻,并控制或调节占空比,对电流加以限制。

3.2 交直流及变压器的转换

在本质安全防爆电路的设计中,要尤其注意变压器的设置。由于变压器不仅能够作为高低压的转换器,而且能够做为非本安与本安间的隔离器。所以,在选择时,应该优先选取噪音及漏磁较小,且耐压性强的R型变压器。通常,有的井下的照明设备电压为127V,而动力电压为660V或380V[4]。所以,为满足不同的电压输出要求,一般运用多头输出的变压器以增强其使用性能。当变压器输出后,需用通过整流桥滤波的电路来输出电压,并将输出电压控制在32V左右。

3.3 保护电路的设计

以往的过压过流防护措施,需要首先调整好电流及电压阈值,确保其适应性,再运用电阻采样的形式,将信号传输值比较器加以保护操作。由于该方式在生产调试的过程中,操作较为复杂,若电位器出现偏移,会导致阈值也随之变化,进而大大增加安全隐患。因此,可以采用浪涌抑制器芯片及场效应管等先进的核心器件,来进行过压过流保护电路的设计。其中LT4356便是一款拥有故障诊断功能的先进浪涌抑制器,能够进行过压与过流的保护操作,且工作电流可以达到80V,不仅自身的操作效率、运行效率较高,而且能够提供反向输出保护,并进行输出电压的检测,有效提高系统的安全、稳定性。

参考文献

[1]李天杰.煤矿本质安全型电路的防爆方法及电气设备技术要求[J].科技风,2013(04):36.

安全电路 篇4

称重传感器测量目前常用且较为成熟的电阻应变式传感器来实现。电阻应变式传感器将电阻应变片粘贴在各种弹性敏感元件上，可构成测量位移、加速度、力、力矩、压力等多种参数的电阻应变式传感器。电阻应变式称重传感器具有结构简单，易于实现测试过程自动化和多点步测量、远距测量和遥测，灵敏度高，测量速度快，适合静态、动态测量、可以测量多种物理量等不少的优点。

称重传感器的检测电路一般均采用全桥式等臂电桥,这种电路具有很多优点,如可以抑制温度变化的影响,抑制侧向力干扰,比较方便地解决称重感器的补偿问题等。称重传感器检测电路的功能是把电阻应变片的阻值的变化转变为变化的电压值输出。当测量不同范围的力值，选用量程不同的传感器，而传感器输出信号范围不变。仔细的去分析称重的电路原理我们能得到决定的电路称重传感器的安全过载报警最终是通过振荡器的信号接收产生振荡最后在喇叭里发出警报声。

医疗器械通讯网络电路的安全讨论 篇5

通讯网络电路和普通电路一样,在电气安全方面最需要考虑的主要是防电击。原则是:医疗器械的操作者和患者不应遭受到来自通信网络的电击危害,同时通信网络的维修和使用人员不应遭受到来自设备的电击。通常,采取的防护措施主要针对点是该部分电路的工作电压和过电压。区别于普通电路的是,通讯网络电路除了发送信号和能量外,预定还要接收外部产生的信号或功率。

首先了解一下国际上通信网络电压电路的分类有哪些。见标准IEC 62102《电气安全——与信息和通信网络相连的设备接口的分类》,这本标准给出了对设备接口安全性方面要求的指南,表示和列出了一些接口电路的分类,并列出每个接口的安全等级。通读标准,可见常用通讯网络电路分SELV电路,TNV电路,RFT电路和危险电压的电路。其中TNV电路就是通信网络电压电路(telecommunication network voltage circuit),它又细分为TNV-1电路,TNV-2电路,TNV-3电路。TNV电路在实际中是应用最多的电路,接下来我们重点分析TNV电路。

TNV-1电路。拿RJ45网口部分来做举例。电路的电压特性是:工作电压5V,属于安全特低电压。考虑此部分TNV电路的过电压,假如连接户外以太网,因为其电路上可能承受来自通信网络的过电压,过电压通常取1500V。参考IEC60950-1:2005关于TNV-1电路的定义:

·在正常工作条件下,其正常工作电压不超过SELV电路的限值;

·在其电路上可能承受来自通信网络的过电压的TNV电路。由标准的定义确定此部分通讯网络电路属于TNV-1电路。验证的方法是:模拟电压发生器连在通信网络端子和接地端子上之间,进行耐压测试。如图1。

为满足标准要求,设计思路可以是利用变压器的绝缘耐压,通过良好的器件选型与PCB设计将高压隔离开。当设备外部产生雷击时,隔离变压器把过电压隔离在变压器的次级。从而实现对接口的隔离,对操作人员起到保护作用。

TNV-1通讯网络电路的隔离(图2)。

T1是一个隔离变压器承受1500 V抗电强度的测试。

但实际操作上,往往为电磁兼容或电路功能的考虑设计人员会在T1隔离变压器的输出和参考地之间跨接阻抗,比如38kΩ的电阻。此时问题再次出现,如果参考地连接RS-232通信端口,按通讯网络TNV-1电路的安全要求,需考虑网口和232电路之间的电气强度。因为38kΩ的电阻不具有1500V绝缘,测试常会不通过。我们再来找解决方法:RS-232电路可靠接地。选用独立认证过的的电涌抑制器,限制的输入最大瞬态电压70V的水平。电路的分析表明,这将不会导致RS-232端口(SELV)出现危险电压。另外需要注意PCB走线的加粗和放电管的选型来满足要求,这样合格。或者,有时风险分析也可以起作用。如果设备预定由维修人员来安装,且有安装说明,要求将设备连到带有保护接地连接端的输出插座上,因此,为保障减小电信网络用户来自设备的危害,按IEC 60950-1:2005信息技术产品的安全要求6.1.2.2排除适用。这意味着在一些附加说明和风险分析下38kΩ的电阻允许接入,并可以被接受,即使没用通过抗电强度试验。以此类推,医疗器械通信网络电路的安全性保证,可以通过电路分析和文件检查来满足要求。

TNV-2电路。IEC 60950-1:2005还规定了另外一种通讯网络电路,TNV-2电路。定义是正常工作电压超过SELV电路的限值,但不承受来自通信网络的过电压的TNV电路。根据IEC 60950-1:2005 TNV-2的电路工作电压按120V设计。和TNV-1电路一样,根据工作电压和过电压来设计隔离,爬电距离,电气间隙,电气强度,泄漏电流等。

TNV-3电路。典型如护士呼叫铃声RJ11电路。先来分析这部分电路特点,供电电压48V高于安全电压。当出现电话振铃信号时,振铃电压等于供电电压48V叠加24V 25Hz交流信号使其成为72V交流信号,IEC 60950-1:2005取信号工作电压120V。在考虑正常使用时的过电压,因外接了电话线,这样的电路同样可能承受来自通信网络的过电压。所以此TNV电路属于TNV-3电路。参考IEC 60950-1:2005对TNV-3电路的定义:

·在正常工作条件下,其正常工作电压超过SELV电路的限值;

·在其电路上可能承受来自通信网络的过电压的TNV电路。

为避免进人TNV-3电路的高压对人体的电击危害,需考虑这部分TNV-3与设备某些其他零部件之间充分的电气隔离。例如采用防雷和隔离设计。

SELV电路。像USB,音视频输出电路,SELV从安全方面考虑相对简单,因为这样的电路是安全特低电压供电,因为传输距离的限制,一般不可能承受来自通信网络的过电压。SELV电路的定义:作了适当的设计和保护的二次电路,使得在正常工作条件下和单一故障条件下,它的电压值均不会超过安全值。及这类通许网络电路其任何两个导体或电路之间的电压,或任何一个这样的导体和地之间的电压不超过42.4 V交流峰值或60 V直流值。这样的电路在IEC 60950-1:2005的要求下操作者是可以触及的,从电击方面考虑不需做特殊的安全防护。

医疗制造商外购的以上列举的通讯网络电路,大多能满足IEC 60950-1:2005要求,但当把网络电路模块应用在医疗器械上时,就需要符合标准IEC 60601-1:2005。因为医疗器械的特殊性,应用场合除了医护人员(操作者)还有患者,而操作者和患者对电击危害的反应能力是不同的,所以医疗器械标准把电击的危害的防护区分了操作者和患者。标准定义为MOOP(对操作者的保护)和MOPP(对患者的保护)。对操作者的保护可满足IEC 60950-1:2005要求,对患者的保护只能按IEC 60601-1:2005的要求。所以通讯网络电路如果出现在反应能力弱的患者接触范围内,仅满足IEC 60950-1:2005的要求就不够了,还需要增加医疗器械MOPP(对患者的保护),明显的不同是通讯网络的耐压值,泄漏电流值以及爬电距离和电气间隙的要求提高,限值大小要查IEC 60601-1:2005第8章表格选取。

综上,具体问题具体分析。不同的通讯网络预期用途和不同的应用场合,我们可以采用对应的电路设计。好的电路安全设计还要需要注意的以下几点:(1)避免这部分电路的裸露,例如有的TNV电路连接电池仓,这时需要对裸露的电池仓加以防护;(2)注意接地性能的良好,使得网络各点接地电势相同,避免不同通讯网络电路之间的电势差产生危害;(3)注意通讯网络电路和供电网之间的绝缘以及避免和供电网之间产生电磁干扰等;(4)医用电气设备标准IEC 60601-1:2005规定了MOPP和MOOP,注意不同的距离和耐压等满足标准要求。

参考文献

[1]IEC 60601-1:2005 Medical electrical equipment–Part 1:General requirements for safety and essential performance

[2]IEC 60950-1:2005 Information technology equipment Safety–Part 1:General requirements

安全电路 篇6

列车安全联锁电路是列车的紧急制动控制回路, 采用硬线进行控制。安全联锁环路中任何一个节点出现断开, 都能引起安全联锁电路失电, 实现列车的紧急制动。

1 安全联锁电路工作原理

为保证机车运行安全, 遵循故障导向安全控制的原则, 设计一种实施紧急制动的电路形式, 即列车运行过程中出现任何可能危及行车安全的操作或故障, 都将导致紧急继电器和重联硬线失电, 所有重联机车同步实施紧急制动, 提高了机车运行的安全性。

列车采用失电紧急制动模式, 需将所有与安全有关的子系统/部件发出的将引起机车紧急制动的信号 (开关量) 串联到一个电路中, 通过合理配置重联控制转换开关S01和S02形成一个安全联锁紧急制动控制环。如图1所示。正常情况下, 所有信号 (开关量) 都是闭合的, 安全联锁紧急制动控制环路处于导通状态, 紧急控制环继电器得电, 机车能正常运行。当任何一个信号 (开关量) 断开时, 安全联锁紧急制动环路将断路, 紧急中继失电, 机车实施紧急制动。

2 列车安全联锁电路方案配置说明

下面以列车单机运行、主控机车+从控机车重联运行这两种方案配置模式对安全联锁电路的方案进行说明。

2.1 机车单机运行说明

如图1所示, 占用端重联控制转换开关S01手动打到“头端”位置, 非占用端控制转换开关S02手动打到“尾端”位置。

电源DC110V+经S01“头端”→CCU→13SB→14SB→S02“尾端”→W02→54KA, 串联成一个安全联锁紧急回路。正常情况下, W02重联硬线为高电平 (DC110V+) , 紧急中继54KA得电, 列车能正常运行;当安全联锁紧急回路中任一节点断开, W02重联硬线为低电平 (DC110V-) , 紧急中继54KA失电, 其常闭触点闭合, 排风阀94YV得电 (列车管排风) , 列车产生紧急制动。

2.2 主控机车+从控机车重联运行说明

如图2所示, 重联机车通过外部重联硬线连实现重联, I号车占用端重联控制转换开关S01手动打到“头端”位置、S02打到“外重联”, I号车S01打到“外重联”、S02打到“尾端”, 两台重联车的所有紧急制动信号串联成一个大的安全联锁紧急回路。正常情况下, W02重联硬线为高电平 (DC 110V+) , Ⅰ号车和Ⅱ号车紧急中继54KA均得电, 机车能正常起动运行;当安全联锁紧急制动控制环路中的任何一个节点断开, W02重联硬线为低电平 (DC 110V-) , Ⅰ号车和Ⅱ号车紧急中继54KA同时失电, 排风阀94YV得电 (列车管排风) , 两台重联车同时产生紧急制动。

3 机车安全联锁机车故障案例

在早期工程车多机重联运行调试过程中, 多次出现CCU紧急中继辅助触点被烧毁的故障事件, 从而导致安全联锁电路的失效。经过研究分析主要是安全联锁电路配置错误和人工误操作引起, 如果I号车S01手动打到“头端”位、S02打到“外重联”, II号车S01打到“外重联”、S02打到“头端”。I号车电源DC110V+经S01“头端”→CCU→13SB→14SB→S02“外重联”→W01到II号车W01→S01→CCU→13SB→14SB→S02“头端”, II车S02输入电压DC110V, 由于列车控制蓄电池输出额定电压DC110V (DC77V-DC137.5V) , 当两台重联机车控制电压不同时, 电压差最大为137.5V-77V=60.5V, 相当于60.5 V电压差直接连接到安全联锁回路。CCU紧急中继辅助触点所能承受电流为5A, 当多机重联时, 电压差直接施加到安全联锁回路, 电阻较小, 导致电流较大, 超过CCU紧急中继辅助触点电流, 导致CCU紧急中继辅助触点被烧毁。

4 安全联锁电路设计改进

为了解决上述问题, 对多机安全联锁电路进行优化改进, 如图3所示。

基于绿色、环保、经济的设计原则, 在输入电源DC110V连接重联控制开关S01、S02之前各串联一个二极管。

在列车单机运行时, 当出现误操作时, 如重联控制开关S01打到“头端”, S02打到“头端”/“外重联”, 则不能形成安全联锁回路。必须正确配置重联控制开关才能正常启动制动。

当主控机车+从控车重联运行时, 如果安全联锁电路配置错误或人工误操作:

例如Ⅰ号车和Ⅱ号车通过外部硬线重联, Ⅰ号车S01手动打到“头端”位、S02打到“外重联”, Ⅱ号车S01打到“外重联”、S02打到“头端”;Ⅰ号车电源DC110V+经重联电缆W01连接到Ⅱ号车重联电缆W01, 同时Ⅱ号车电源DC110V+经重联电缆W01连接到Ⅰ号车重联电缆W01;当两台重联机车控制电压不同时, 两台列车重联电路中出现电压差, 由于二极管的单向导电性能, 不会导致重联列车电压差形成回路, 解决了在多机重联运行时, 由于安全联锁电路配置错误或人工误操作而烧损CCU紧急中继辅助触点的故障问题;只有在重联电路配置完全正确时, 才能实现安全联锁紧急制动。

5 结语

在早期工程车多机重联运行调试过程中, 由于没有考虑到重联时两列车控制电压不同而形成的电压差, 实际应用中, 多次出现CCU紧急中继辅助触点被烧毁的故障隐患, 从而导致安全联锁电路的失效。本文中采用在重联控制转换开关输入电源前串联二极管, 利用二极管的单向导电流性能, 避免了在机车重联运行中误操作, CCU紧急中继辅助触点被烧损的故障, 从而提高了本安全电路的可靠性和实用性。该改进方案在工程车实际重联安全联锁紧急回路中广泛应用。

摘要：从列车安全联锁电路工作原理、方案配置说明、案例分析、设计改进等方面介绍了一种列车安全联锁电路设计优化改进方案。

安全电路 篇7

轨道电路是铁路自动化设备的重要组成部分, 是关系到列车运行安全的基础设备, 是以铁路上的两根钢轨作为导体, 两端以钢轨绝缘分开, 并以导体连接信号源 ( 发送设备) 和接收设备构成的电路。需要指出的是随着科学技术的发展, 广义的轨道电路与传统的轨道电路差别越来越大。如用电气绝缘来代替机械绝缘的无绝缘轨道电路、道口控制器、计轴设备等构成的轨道电路也发展很快。轨道电路特性是否良好, 直接关系到行车安全。

但由于种种因素, 极易因电路分路不良造成安全隐患。轨道电路作为铁路信号系统的基本要素, 驾驶的命令, 列车运行和运营组织起着决定性的作用。现在由于轨道电路的不良造成安全的隐患很多, 因此, 确保铁路运输安全, 提高轨道电路分路不良情况下的行车安全势在必行。本文从安全的角度, 就如何认识和处理轨道电路分路不良进行了阐述。

1轨道电路分路不良对行车安全的影响

轨道电路分路不良一直以来都是铁路系统作业安全的重大隐患, 容易导致“信号联锁失效”, 造成信号错误开放、道岔中途转换, 从而引起车辆冲突、脱轨或挤坏道岔等事故。轨道电路监控不良开放错误的信号, 导致接发列车、机车和停留车辆相互冲突, 侵限的车辆已经进入侵限侧冲突, 再则车站值班员误认为列车已清除, 操纵轨道转换造成事故, 影响了车站调车作业效率, 造成车站运输、调车作业人员的工作安全等问题。

2原因分析

2. 1低成本电路

低成本铁路轨道主要原理是利用当前一轮光学引起的变化, 使继电器作用。由于短路车轮, 铁路继电器动作, 控制台红灯表示是占用。由此可见, 它能准确地反映轨道电路工作状况, 直接关系到列车运行安全。

2. 2分路不良

1) 与列车分路电阻有关列车轧上轨道时, 作用在2根钢轨上的电阻为分路电阻, 为机车车辆轮对自身电阻、轮对与钢轨接触电阻之和。分路电阻的大小, 决定轨道电路分路状态是否良好, 分路电阻小于标准分路电阻, 轨道电路能可靠分路, 分路电阻大于标准分路电阻, 就会分路不良。

2) 与钢轨面生锈有关。机车长期停留不跑, 引起车轮踏面生锈, 长期保持备用机车、车辆。钢轨暴露在自然环境中, 受到雨水容易生锈, 从长远来看, 不使用或很少用到的部分, 更容易生锈。钢轨是轨道电路的重要组成部分, 列车分路时就是通过作用于钢轨来实现的。钢轨在露天状态下受风雨侵蚀自然生锈。轨面生成氧化层, 列车分路时氧化层将轮对与轨面隔开, 接触电阻增大, 造成分路不良。

3) 与粉尘污染有关。列车运输货场或货物在装卸过程中产生的粉尘, 撒落在轨面或被机车车辆轮对带到轨面上, 再经列车轮碾轧, 轨面形成绝缘层, 同生锈的氧化层一样, 列车分路时轮对与轨面的接触电阻变大, 轨道电路出现分路不良。

4) 与车流量的大小有关。钢轨在自然状态下, 生锈是比较缓慢的。列车在高速行进中轮对与钢轨间会产生摩擦, 摩擦过程中就能清除掉轨面上的锈和污染。消除生锈和污染的程度取决于车流大小、车速高低, 正线几乎没有生锈区段就是车流大、车速高的缘故。

3应对措施

轨道电路具有动态性、光学重复性好的特性, 但容易造成安全事故。为了保证设备的良好和列车运行的安全, 应对以上几方面的安全隐患采取措施, 在设备中规定, 常用的方式为机车压力, 但轧制不是根本途径, 最基本、最有效的措施是认真执行坏部分轨道电路作业的安全措施。

3. 1改善设备

具有解决分路不良功能的轨道电路系统, 25 Hz相敏轨道电路 ( UI型) 和多特征脉冲轨道电路系统。其中25 Hz相敏轨道电路 ( UI型) 主要适用于轻度腐蚀的分路不良区段, 其钢轨轨面电压为3 V档; 多特征脉冲轨道电路适用于中度和重度腐蚀的分路不良区段, 其钢轨轨面电压为20 V档和80 V档。当轨面电压升高到一定程度, 便会击穿不良导电层, 使轨道电路得以分路, 从而达到解决轨道电路分路不良的目的; 当分路电阻小于标准分路电阻, 轨道电路能可靠分路; 分路电阻大于标准分路电阻, 就会分路不良。此时就必须增大分路电流, 继续烧结分路电阻, 使其小于标准分路电阻, 从而到达分路的目的。 在机车轧道除污、除锈方面, 列车进路上的线路, 一般情况下采用大列轧道, 调车区域的线路采用调车机带车辆来回轧道的方法, 利用打磨机械打磨、除锈、去污。另外, 还可通过人工打磨除污、除锈。

3. 2安全作业

发现轨道电路分路不良时, 要立即停止作业, 通知电务部门共同检查确认, 并在《信号设备破、加封登记簿》登记。分路不良区段, 车站做好控制台明示化, 在交接班记录簿中注明, 车站值班员在交接时, 交接核对, 必须做到控制台分路不良明示化、《信号设备破、加封登记簿》, 交接班记录簿三项一致。办理列车进路时, 首先派人检查, 确认与进路有关区段线路空闲。 信号开放后, 应将进路上道岔单独锁闭。在确认列车或机车车辆全部进入或出清分路不良区段后, 方可解除单锁。进路漏解锁, 白光带不消失, 车站值班员必须在确认列车已完全通过该区段后, 方可使用区段或人工解锁按钮解锁, 并在《信号设备破、加封登记簿》内登记签字。

调车作业时, 值班员要认真监视控制台, 加强与调车人员的联系。排列进路前要确认分路不良区段线路空闲; 开放信号后要将道岔单独锁闭; 在得到调车人员汇报机车车辆已出清分路不良区段后, 方可解除道岔单锁。对漏解锁进路, 进行区段或人工解锁手续同上。分路不良区段禁止原路返调车作业。

调动长期存放车辆, 值班员要做好充分预想, 防备发生分路不良; 加强联系, 每次排进路前, 必须得到有关机车、车辆的准确位置后, 方可操动道岔排列进路。

3. 3安全监督

1) 工区、领工区 ( 车间) 、试验室建立轨道电路分路不良区段台帐。建立轨道电路分路不良区段的信息反馈制度, 便于维护、管理和使用部门随时掌握轨道电路分路不良区段分布情况, 重点布控。

2) 成立有一定技术力量和技术人员组成的打磨工区, 对采取措施后仍分路不良的区段进行打磨处理。

3) 加强基层班组对轨道电路分路不良区段的巡检工作。 巡检中发现轨道电路轨面生锈或被污染, 应及时测试轨道电路分路残压数值, 做好测试记录, 并将资料上报上级主管部门; 数值超标的区段登记, 通知车务按有关文件办理。

4) 施工和专项整治中, 根据轨道电路不同制式的特点, 在不违反设计、调整原则的前提下, 将轨道电路分路灵敏度调整至最佳状态。

5) 加强使用部门对轨道电路分路不良区段的合理使用。 使用部门应建立必要的规章制度或有效使用办法, 有效地控制使用过程中发生的问题, 把轨道电路分路不良区段对行车的危害程度降到最小。

4结语

通过对轨道电路分路不良的危害、原因及分析和解决方案, 提出了铁路轨道电路设备的日常维护的条件方法。本文不仅是提供技术指导参考, 也为解决该问题提出了一些技术措施。

参考文献

[1]李明烨, 林轶然.轨道电路分路不良分析[J].科技信息, 2014 (2) .

安全电路 篇8

食品中甲醛的含量逐渐成为人们关注的焦点。食品中甲醛的来源包括：食品原材料在生长过程中，天然生成的甲醛以及在食品的加工过程中，因为工艺需要或者其他原因而添加的甲醛。后一种情况是值得重点关注的，需要严格控制添加的甲醛的量。压电传感器因其具有灵敏，高速，稳定等特征，在食品安全检测仪器中得到了广泛的应用。数据经过传感器采集之后，进入分析电路，再经过频率分析运算，送至计算机。经过计算机对信息的存储与运算处理，得出试样中甲醛含量的最终检测结果。

1 压电传感器的检测原理

压电现象是在一百多年以前，由法国的科学家发现的。石英材料由于具有较好的综合性能，所以在压电传感器研制的过程中，常用的压电材料就是石英晶体。在经过处理的石英晶体的两端通以交变电压时，石英晶体会产生振荡变形。当交变电压的频率与石英晶体固有频率相同时，石英的振荡变形会达到最大，形成压电谐振，此时的频率被称为谐振频率[1]。这种变形与石英晶体的固有频率以及石英晶体表面质量有着密切的联系。当石英晶体表面质量发生变化的时候，晶体的谐振频率也会发生变化。

Sauerbrey通过对AT切向的石英晶体的压电振荡规律进行研究，得出了晶体谐振频率与晶体表面质量变化之间的关系函数[2]：

△f=-2.26×10-6△mf2/A

其中：△f是晶体谐振频率的变化值;△m是晶体表面质量的变化值(单位是g);f为石英晶体的基本频率(单位是Hz);A是石英电极的表面积(单位是cm2)。由函数关系式中的负号可以得知，当石英晶体表面的质量发生变化的时候，晶体谐振频率是会发生相反的变化的[2]。选择恰当的有机敏感膜，将其固定在石英晶体的表面，待石英电极与待测溶液充分接触后，让石英晶体表面的敏感膜选择性地吸收待测溶液中的甲醛[3]。石英晶体表面质量就会发生变化，这样就可以通过监测频率的变化来定量得出甲醛的含量，这就是压电传感器的工作原理。

2 传感器电路设计

系统工作流程图如图1所示，压电传感器检测到信号以后，将信号送至振荡电路。该振荡电路由74AHC04和标准晶振组成，为系统提供工作时钟振荡电路，74AHC04是高速CMOS器件，在这里相当于一个有很大增益的放大器。为了消除测量过程中的误差，排除一些不可知的干扰因素，在该电路中除了包含石英晶体振荡器之外，还附带有对比振荡器[4]，用于对比传感器所接收到的信号。分析对比后的数据信号进入单片机，单片机采用STC89C51芯片，该芯片具有价格低廉，强抗干扰，工作性能稳定，低功耗，运行速度快，工作频率宽泛等优点，而且支持在系统可编程，无需专用编辑器，可以直接下载用户程序。为了便于信息的传递，有效增加数据的传输距离[5]，对采集到的各种信息进行存储和进一步的分析检测，需要将初步分析结果传输到计算机中，但是经过单片机处理的初步数据分析结果，并不能直接进入计算机，所以需要通过MAX232电平转换电路，将初步分析结果转化为计算机可读的信号。经过计算机的进一步处理之后，可以得出试样中甲醛含量的分析报告。

3 频率计数器的设计

频率计数的方法有很多种，一般可以分为无源频率计数法和有源频率计数法[6]，有的时候还可以分为直接测频法和周期测频法。无源计数法的精度较低，实际应用中只用于对信号的初步估测。有源计数法可以分别对非线性信号和线性信号进行检测，具体方法是将两路信号进行叠加，叠加之后会分别产生差频和零拍现象，再对上述两种现象进行计算，最后得出待测信号的频率。直接测频法就是在固定的时间段T内，检测到信号的数目为N，那么待测的信号的频率为F=N/T。其原理如图2所示。误差ε=±1/N，这是因为在检测的过程中，读取脉冲信号的时候，可能会多读入一个信号，也可能会少读入一个信号，所以信号的个数会存在着±1的误差[2]。当待测频率越低的时候，越容易产生多读入或者少读入信号的现象，所以直接测频法一般不适用于低频电路。周期测频法是在计数器的输入端输入标准频率信号，待测频率信号用于控制计数时间。因此，周期测频法一般适用于低频电路。

由实际应用可知,本电路中由于待测信号的频率较高,所以,应该使用直接测频法。流程图如图3所示。在频率计开始工作的时候,将计数器的时钟使能信号定义为周期宽度为T的脉冲信号,该脉冲信号为上升沿的时候,计数器开始工作,脉冲信号为下降沿的时候,计数器停止工作[7]。在一个周期T结束以后,要求对计数器发送一个新的脉冲信号,用于计数器的清零工作,待计数器完成清零以后,才允许开始下一个周期的计数,只有这样才能实现计数器连续稳定的计数工作。由于所需要的清零脉冲信号的频率要高于待测信号的频率,所以在该电路中采用的是由555单稳态触发器组成的单稳脉冲电路,用于产生稳定的单稳脉冲信号。

4 结束语

压电传感器已经广泛应用于食品安全检测中，具有检验迅速，精度高，成本易于控制等优点。在实际使用过程中取得较为满意的效果，在分析检测中受到越来越多的关注。设计出安全可靠，适用于实际应用的传感器电路，对于提高食品中甲醛含量检测的精度，提高检测速度有着重要的意义。该电路实现了信号的采集，计频，分析与存储功能，具有较强的抗干扰性能，有助于提高系统分析检测能力。

参考文献

[1]任杰,何永红,高志贤.压电生物传感器研究进展[J].生物技术通讯,2004,15(5):519.

[2]陈萌.用于食品安全的压电生物芯片检测仪的研究[D].重庆:重庆大学,2005.

[3]魏传宇.QCM甲醛传感器的有机敏感薄膜研究[D].大连:大连理工大学,2005.

[4]晋晓勇,高志贤,陈慧.压电生物传感器及其研究进展[J].生命的化学,2002,22(4):385.

[5]刘锋伟,莫志宏.一种基于CPLD的压电生物传感器检测电路的设计[J].重庆大学学报,2005,28(9):71-72.

[6]丁昕,李子健.基于8051单片机的频率测量技术[J].电子元器件应用,2007,9(8):31.

[7]李如春,秦苗.基于FPGA/CPLD的小型片上系统的设计[J].浙江工业大学学报.2001,29(3):312.

[8]谢斌生.运用CPLD实现电信号频率的测量[J].宁德师专学报.2008,20(1):58.

安全电路 篇9

1 定义

本质安全电路:在GB3836.4-2010规定的条件下, 包括正常工作和规定的故障条件, 产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路。

本质安全设备:所有电路为本质安全电路的电气设备。

本质安全型“i”:电气设备的一种防爆型式, 它将设备内部和暴露于潜在爆炸性环境的连接导线可能产生的电火花或热效应能量限制在不能产生点燃的水平。

2 介绍几种器件的应用

2.1 二极管

有些电池充电端直接施加在电池两端, 而未经过限流电阻, 这样就存在电池通过充电端子放电的危险。为防止该危险, 可以在电池的充电回路中串联防止电池放电的反向二极管, 二极管的个数需要根据保护等级确定。还有些电池充电端虽未直接施加在电池两端, 而是经过一级保护板, 如锂电池, 但是根据保护等级施加故障, 同样存在电池通过充电端子放电的危险。这里需要注意的是, 二极管必须与电池灌封为一个整体, 如果加在充电器中, 则形同虚设。灌封就是为保证电路本质安全性能的需要, 将电路中某些电气元件或电路的某一部分用绝缘胶 (如环氧树脂、硅橡胶等) 灌封起来构成一个整体, 以达到防爆的目的。

外部供电的本质安全设备, 电源输入端可以串联二极管, 从而减小设备最大内部电容Ci。因为电容无法通过反向二极管并联到电源端。二极管的个数仍然需要根据保护等级确定。这里需要特别注意的是, 选用关联设备时, 关联设备的最高输出电压Uo不能大于本质安全设备的最高输入电压Ui。

在隔爆兼本质安全型声光报警器的报警电路中, 常常会有比较大的电容。这个电容还不能减小到满足本质安全的范围, 否则声音会比较小, 不满足声级强度的要求。为了解决这个问题, 可以在报警电路的供电回路中串联二极管, 并将整个报警电路包括二极管灌封起来, 只将喇叭放在外面。这样电容就无法通过反向二极管放电到爆炸性环境。同时要考虑电容不能通过喇叭放电。二极管的个数根据保护等级确定。

在设计隔爆兼本质安全型电源时, 为了滤波, 在输出端会串联电感。但是这个电感会减小电源的最大外部电感Lo, 即减小电源的带感性负载能力。为了解决这一矛盾, 可以在电感两端并联二极管, 电感通过二极管放电, 从而减小本质安全电源输出能量。二极管的个数需要根据保护等级确定。燃气表、本质安全型电动球阀内部的电机电感值一般比较大, 如果电机是单向的, 也可以在电机两端并联二极管。这样电机通过二极管放电, 实现本质安全电路。在这里电机和二极管必须灌封为整体, 电机无端子直接放电到爆炸性环境。前面讲到的隔爆兼本质安全型电源输出端的电感和二极管不需要灌封为整体是因为置于隔爆壳体内。

2.2 光耦

光耦可用于隔离本质安全电路与非本质安全电路, 特别是信号的隔离。比如隔爆兼本质安全型分站, 输入信号是本质安全的, 内部电路是非本质安全的, 这时就可以采用光耦进行隔离。

即使隔爆兼本质安全型分站的输入信号是本质安全的, 内部电路也是本质安全的, 也要考虑光耦隔离。这样做的目的是为了对多路信号进行隔离, 防止多路信号发生并联, 进而多路电源发生并联, 不满足本质安全电路的要求。在设计大的系统时, 比如监控系统, 也要考虑隔离, 防止信号发生并联, 进而多路电源发生并联, 不满足本质安全电路的要求。在设计有多路电源输出的隔爆兼本质安全型电源时, 各路输出电源之间不允许共地, 也是为了防止多路电源发生并联, 影响本质安全性能。

2.3 继电器

在起动器等大型设备中, 经常用到继电器, 用于本质安全信号控制非本质安全电路的通断。一般情况下, 本质安全电路和非本质安全电路不允许接到同一个继电器的不同触头上, 否则需用绝缘隔板或接地金属隔板隔离。

2.4 电阻

燃气表、本质安全型电动球阀内部的电机如果是单向工作, 可在电机两端并联二极管实现本质安全电路。如果是双向工作, 可采用串联电阻或是并联电阻的方式进行处理, 实现本质安全电路。串联电阻就是通过减小电机的工作电流, 从而满足电机的本质安全性能, 同时还必须考虑满足电机的工作性能。并联电阻与并联二极管的原理类似, 只是并联电阻可用于双向工作的电机, 电机可通过电阻放电, 实现本质安全电路。在这里电机和电阻必须灌封为整体, 电机无端子直接放电到爆炸性环境。

电阻用来限制电池电流, 不考虑电池内阻, 要求电阻功率P≥ (U2/R) ×1.5, 其中U是电池电压, R是电阻值。这时P往往比较大, 因为R不可能选得很大。为了满足本质安全性能, 电池和限流电阻需要灌封为整体, 如果电阻功率太大, 体积就大, 就不太好和电池一起灌封在电池盒内。为此, 可再串一只熔断器, 这时电阻功率只需要满足P≥1.5× (1.7×In) 2×R, 其中In是熔断器额定电流。

对于相比电压等级电容偏大的电路, 可串联限流电阻, 实现本质安全性能。将电容和电阻灌封为整体, 这样就有一个等效电容, 等效电容的大小由原电容和降低系数的乘积获得。串联电阻越大, 降低系数越小, 等效电容就越小。

3 结语

本文简单介绍几种器件在本质安全电路中的典型应用, 分析设计本质安全电路时需要注意的问题, 及可以采取的解决方式。具体电路需按照可靠器件、计数故障与非计数故障进行分析, 包括器件的功率、电压、电流、间距等具体内容。

参考文献

[1]GB3836.4-2010.爆炸性环境第4部分:由本质安全型“i”保护的设备[S].