轨道电路参数测试机理及装置研究.doc

轨道电路参数测试机理及装置研究 浙江师范大学 龚柳柳 韦强 蔡梦姣 何峰 余森彬 郁海琦 [摘要]： 轨道电路的一次参数是信号检修中的常测数据，也是轨道电路的计算和调整、轨道电路所用器材的设计等问题的重要依据。针对我国现行城市轨道交通的轨道电路特点，进行了适合音频无绝缘轨道电路测试机理的研究，研制了轨道参数测试仪。通过现场测试表明，该测试仪运行稳定，抗干扰能力强，满足轨道电路一次参数测量的精度要求。 [关键词]： 一次参数测量 轨道电路 测试仪  0 引言 我国现行的无绝缘音频轨道电路与传统轨道电路相比，大大的提高了轨道电路的可靠性，通过电气绝缘方法降低了轨道电路的不平衡系数，改善了钢轨线路的运营质量，同时还可以通过轨道电路向车载设备传输报文[1]。测算轨道电路的一次参数，是信号检修中的一项经常性工作。轨道电路的计算和调整，以至于轨道电路所用器材的设计等问题，都要根据一次参数来进行，所以一次参数是轨道电路的一个最基本的参数。运用无绝缘轨道电路一次参数的测算方法,对无绝缘轨道电路一次参数进行测量,可以为准备引进任何一个信号系统(采用轨道电路)、进行系统设计提供可靠的理论依据[2]。然而，对于音频无绝缘轨道电路的一次参数测算，目前国内尚无合适的方法。传统的开路、短路法，对于音频无绝缘轨道电路来说，已不能适用。 本文通过利用“二次短路法”，对音频条件下的轨道电路一次参数进行了测算，研究开发了适合当前城市轨道交通工程及维修现场使用的轨道电路测试仪，以满足国内轨道交通建设运营的需要。开发的测试仪使用方便，人机界面友好，符合目前的现场情况；能够进行多种计算，且计算结果满足工程设计及维修保养的要求；能在各种不同条件下，进行轨道电路输出端电压、轨道电路极限长度及断轨情况 参数的测量。 1 测试系统结构原理 测试系统结构如图1所示，轨道电路测试仪的测试系统主要由以下五部分组成：传感器、放大电路、A/D转换、存储器、微处理器及输入输出设备。在测试过程中，首先由传感器测得轨道电路一次参数（即单位长度下的钢轨电阻R0（Ω/km），单位长度下的钢轨电感L0（mH/km），单位长度下的轨间漏泄电导G0（S/km），以及单位长度下的轨间电容C0（μF/km）），然后经过放大电路信号放大，A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号。经转换的信号经由微处理器运算，得出结果进行比对后，通过LCD显示测试数据以及运算结果。 图1 城市轨道交通轨道电路测试仪系统图 2 测试仪测试算法 测试仪测试如图2所示，运用两次短路法（第一次L=L，第二次L=2L），测得轨面电压UAB(v)、负载电压UCD(v)、电源电压UEF(v)，再选用三电压表法测算出两次测量端的输入阻抗Zin1 、Zin2，其测量电路图同图3。分别用电压表测量图中A、B端，C、D端，E、F端电压，三个电压满足矢量三角形，即。由 （1） 得到输入阻抗的模值与幅角，从而得到输入阻抗Zin。 图2 两次短路法测量图 图3 三电压表法测试电路图 由于在所选择的测量范围2L内，不包括S－联接线、补偿电容等“不均匀参数”，所以在2L范围内仍可利用均匀传输线的传输方程式[2]： (2) 式中：、——轨道电路始端的电压、电流； 、——轨道电路终端的电压、电流； 、——轨道电路的特性阻抗、传输常数，即轨道电路的二次参数。 得出，所以， （3） 令，推得：， 由，推得：，式中： 再利用轨道电路一次参数与二次参数的关系： (4) 便可以计算出轨道电路的一次参数：R0、L0、G0、C0 。 3 轨道参数测试仪测算流程 首先，按Lmin与f的关系，选择长度L与测试频率f0、U0，然后根据两次短路法分别测得轨面电压Uk（v）、负载电压Ur（v） 和电源电压U0（v）。计算得出在f= f0下的G0’、R0’、L0’ 。在实际使用频率fs下，校正一次参数G0、R0 、L0。倘若两者误差不大于5%，则测算完成；否则，重选f0、L，重复上述步骤。测算流程如图4。 图4 轨道参数测试仪测算流程图 4 实测数据分析 研制的轨道电路参数测试仪经过现场对西门子公司的FTGS型数字轨道电路TC120进行测试。在测得轨道电路入口电压V、钢轨电阻、钢轨电感、道床漏泄轨间电容、条件下，测试仪测算轨道电路的输出电压U如图5所示： 图5 ()曲线图 列车以20公里/小时速度驶过该段轨道电路时，实测接收端的电压变化曲线如图6所示 图6 实测接收端的电压变化曲线 在现场，接收端入口的放大倍数调整为30，所以轨道电路在调整状态下的。仿真计算结果，在下，mV，误差为4.9％。测试结果表明，测试仪运行稳定，满足轨道电路现场测试要求。 5 结束语 通过对轨道电路的参数测试，可以对音频轨