張富春 楊彥萌

25Hz相敏軌道電路是鐵路信號的基礎設備，也是當前鐵路信號設備維護的重點和難點。而既有信號微機監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測重點是室內(nèi)電氣參數(shù)，實際上軌道電路室外設備受外界因素影響更大，故障更多，分布范圍更廣，在惡劣天氣、夜間、“天窗”點外，監(jiān)測分析和處理故障更不方便。為此，鄭州鐵路局科委立項研究 “25Hz相敏軌道電路參數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)”，實現(xiàn)實時在線監(jiān)測25Hz相敏軌道電路接收電壓、相位角、扼流變壓器各線圈牽引電流、不平衡電流等。

1 監(jiān)測系統(tǒng)構成

25Hz相敏軌道電路參數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)，由室內(nèi)監(jiān)測設備和室外監(jiān)測設備二大部分組成，如圖1所示。

圖1 25Hz相敏軌道電路參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)結構圖

室內(nèi)監(jiān)測設備包括防護盒檢測單元、智能軌道測試盤和液晶顯示單元，監(jiān)測25Hz相敏軌道電路接收電壓和相位角。

室外監(jiān)測設備包括扼流變壓器檢測單元，監(jiān)測扼流變壓器各線圈牽引電流和不平衡電流。

2 監(jiān)測系統(tǒng)主要技術參數(shù)

2．1 防護盒檢測單元／智能軌道測試盤

監(jiān)測內(nèi)容：軌道接收電壓、相位角

監(jiān)測點：HF4－25防護盒端子／軌道組合側(cè)面端子

監(jiān)測量程：電壓0～40V；相位角0～360°

測試方式：實時在線測試

監(jiān)測精度：電壓±1%；相位角±1%

采樣速率：250ms

2．2 扼流變壓器檢測單元

監(jiān)測內(nèi)容：扼流變壓器各線圈牽引電流、不平衡電流

監(jiān)測點：扼流變壓器箱

監(jiān)測量程：電流0～500A

監(jiān)測精度：電流±2%

測試方式：實時在線測試

采樣速率：250ms

3 系統(tǒng)監(jiān)測原理

3．1 室內(nèi)監(jiān)測設備原理

系統(tǒng)室內(nèi)監(jiān)測設備原理圖如圖2所示。防護盒檢測單元與被監(jiān)測防護盒 （HF4－25）采用物理隔離電氣連接方式，即采用高阻隔離和電壓互感器隔離連接。首先通過帶通濾波器濾除25Hz以外的諧波頻率或干擾成分，經(jīng)過信號放大調(diào)理、AD轉(zhuǎn)換，再由DSP進行交流采樣，計算出25Hz信號電壓的有效值。同時監(jiān)測比較軌道電壓和局部電壓的相位，準確計算出軌道電壓和局部電壓的相位差，實時獲取25Hz相敏軌道電路接收電壓和相位角參數(shù)。

圖2 軌道電路室內(nèi)監(jiān)測原理框圖

3．2 室外監(jiān)測設備原理

系統(tǒng)室外監(jiān)測設備原理框圖見圖3。扼流變壓器檢測單元與扼流變壓器采用互感器連接方式，該連接方式與既有設備不進行電氣連接。在列車通過時，互感器模塊實時采集扼流變壓器2個線圈的牽引電流，同時分析、計算出該扼流變壓器所在區(qū)段的不平衡電流率，實現(xiàn)了在列車通過時實時準確監(jiān)測軌道電路區(qū)段不平衡電流，對軌道電路電氣參數(shù)起到分析預防的重要作用。

系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)通過總線形式傳遞給室內(nèi)液晶顯示單元集中顯示，顯示單元具有顯示、校準和告警一體化功能，監(jiān)測參數(shù)異常時及時發(fā)出聲響告警。

圖3 軌道電路室外監(jiān)測原理框圖

3．3 數(shù)據(jù)監(jiān)測記錄查詢

室內(nèi)智能軌道測試盤和液晶顯示單元可提供實時、人性化的顯示界面，便于維護人員在室內(nèi)實時快捷查詢軌道電路電氣參數(shù)，簡化操作和查詢步驟，達到快速高效維護的目的。在室內(nèi)顯示單元中設置可插拔存儲器，可對扼流變壓器監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存儲，便于回溯和分析。系統(tǒng)每個監(jiān)測采集點均是一個獨立的采集系統(tǒng)，也是一個總線通信節(jié)點，通過總線連接可對監(jiān)測板進行自檢驗，實現(xiàn)板卡故障自診斷功能。

4 系統(tǒng)特點

1．系統(tǒng)可靠性與抗干擾性能高。系統(tǒng)室外設備采集與被采集間沒有電氣連接；系統(tǒng)室內(nèi)設備采集與被采集間、輸入與輸出間采用變壓器隔離器件，隔離電壓標準達到2500V，確保系統(tǒng)內(nèi)部器件故障時不反向傳遞到輸入端，符合信號系統(tǒng) “故障－安全”的原則。系統(tǒng)傳輸總線采用EMC容錯和保護技術，數(shù)據(jù)傳輸安全可靠。

2．系統(tǒng)監(jiān)測精度高。為了保證有較高的監(jiān)測精度，設置帶通濾波器濾除25Hz以外的諧波頻率或干擾成分，采用數(shù)字濾波技術將干擾信號衰減到最小，可有效的濾除各種干擾信號，從而使有效信號的測試精度更高、效果更好。

3．系統(tǒng)監(jiān)測參數(shù)顯示。智能軌道測試盤和液晶顯示單元對軌道接收電壓和相位角實時監(jiān)測和顯示，監(jiān)測數(shù)據(jù)實時、準確、可靠。

4．系統(tǒng)室外參數(shù)監(jiān)測安全便捷。既有信號集中監(jiān)測系統(tǒng)不能監(jiān)測扼流變壓器線圈電流和不平衡電流，如需測試時，需要在列車通過時3個人同時用3塊儀表分別測試扼流變壓器2個線圈電流和不平衡電流，這種測試方法既不安全也不準確。而在線監(jiān)測系統(tǒng)可實時在線監(jiān)測扼流變壓器兩線圈電流和不平衡電流，完善了不平衡電流測量手段。該系統(tǒng)還具有施工安裝方便、具備總線接口等特點，可實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的存儲和共享，為25Hz相敏軌道電路的狀態(tài)修提供可靠依據(jù)。

該系統(tǒng)由鄭州鐵路局和鄭州路宏鐵路器材有限公司共同研究試驗，于2013年6月～2014年5月分別在鄭州和洛陽電務段安裝試驗，運用效果良好，2014年6月通過鄭州鐵路局科委組織的技術評審。

［1］ 中華人民共和國鐵道部．鐵運［2008］142號 ．鐵路信號維護規(guī)則技術標準（修訂版）［S］．北京：中國鐵道出版社，2006．

［2］ 中華人民共和國鐵道部．鐵運［2006］26號 ．鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護實施指導意見［S］．2006．

［3］ 中華人民共和國．GB／T 24338．5 2009．軌道交通 電磁兼容 第4部分信號和通信設備的發(fā)射與抗擾［S］．2009．

［4］ 中華人民共和國鐵道部．TB／T 3074－2003．鐵道信號設備雷電電磁脈沖防護技術條件［S］．2003．