花義峰 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司科研所

路信號設(shè)備電氣特性測試是信號設(shè)備維護(hù)工作的重要內(nèi)容之一，通過對設(shè)備的電氣特性進(jìn)行測試，可掌握和分析設(shè)備運行狀態(tài)，預(yù)防設(shè)備故障，保證設(shè)備正常運行，從而保障鐵路的安全、高效生產(chǎn)。鐵路信號設(shè)備電氣特性測試要求測試方法應(yīng)符合《測試信號維護(hù)規(guī)則（業(yè)務(wù)管理）》，測試數(shù)據(jù)應(yīng)真實準(zhǔn)確，測試數(shù)據(jù)的真實準(zhǔn)確是其它后續(xù)各項工作的基礎(chǔ)，因此對測試儀表的檢定工作顯得尤為重要。

系統(tǒng)研制中采用鄭州市北信電子產(chǎn)品有限公司的CD96-3Z 型移頻在線測試記錄表作為測試儀表。該儀表廣泛用于ZPW-2000系列無絕緣移頻號等鐵路信號設(shè)備的開通調(diào)試及日常維護(hù)，操作簡便，對鐵路信號設(shè)備的適用性強(qiáng)。目前，上海局集團(tuán)公司各電務(wù)段共配置CD96-3Z 型移頻在線測試記錄表1 000多臺，按照《JJG(鐵道)702-2021鐵路軌道信號在線測試設(shè)備檢定規(guī)程》要求，該表至少需要一年一次定期檢定，由于檢定項目多、需要用到多種儀器，目前人工手動檢定每塊表需要4 h，耗時耗力，效率低，而且檢定數(shù)據(jù)手工記錄容易出錯。

同時集團(tuán)公司除鄭州市北信電子產(chǎn)品有限公司的CD96-3Z 型移頻在線測試記錄表外，還有別的廠商的儀表，在研制智能檢定裝置同時也需要做到對此類儀表的智能檢定。

因此，為了提高檢定的效率和質(zhì)量，增加“高壓脈沖軌道信號參數(shù)測量”檢定項目，需要研制一套移頻在線測試記錄表智能自動檢定裝置，實現(xiàn)對多臺儀表同時進(jìn)行智能化檢定。

1 結(jié)構(gòu)形式

移頻在線測試記錄表智能檢定裝置由檢測機(jī)柜和控制機(jī)柜組成，檢測機(jī)柜由LCR 數(shù)字電橋、可編程直流源、數(shù)字多用表、函數(shù)信號發(fā)生器、移頻表檢測工裝、功率放大器組成，其中LCR 數(shù)字電橋、可編程直流源、數(shù)字多用表、函數(shù)信號發(fā)生器通過標(biāo)準(zhǔn)儀器選型購買，移頻表檢測工裝、功率放大器需要北信電子公司試制?？刂茩C(jī)柜由打印機(jī)、顯示器、工控機(jī)組成，實現(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)儀器儀表的控制功能。

2 實現(xiàn)功能

本智能檢定裝置采用C++語言開發(fā)，適用于Windows 10操作系統(tǒng)。具有以下功能：

（1）實現(xiàn)計算機(jī)通過USB（或RS-232）接口，自動控制多臺校準(zhǔn)設(shè)備的各項功能，并讀取相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

（2）實現(xiàn)計算機(jī)通過無線藍(lán)牙接口，自動控制多臺被測CD96-3Z 移頻在線測試記錄表設(shè)備的各項功能，并讀取相關(guān)測試數(shù)據(jù)；

（3）通過計算機(jī)人機(jī)界面，實現(xiàn)設(shè)備登記、各個測項的自動檢測流程、測試數(shù)據(jù)的分析、測試報告的生成等。

智能檢定軟件界面，采用功能項下拉菜單方式，及常用測試項熱鍵直觀展現(xiàn)，選中某功能項，可以方便的進(jìn)行相應(yīng)的功能操作或測試。

運行測試軟件之前，首先打開標(biāo)準(zhǔn)儀器直流電源、多用數(shù)字表，信號發(fā)生器、移頻測試表檢測接口條件箱的電源開關(guān)，運行軟件將首先顯示本軟件版本，然后進(jìn)行本智能檢定裝置系統(tǒng)自檢，并彈出窗口，顯示自檢結(jié)果。

2.1 系統(tǒng)設(shè)置

2.1.1 系統(tǒng)自檢

“系統(tǒng)自檢”選項，檢定系統(tǒng)在任何情況中斷后，點擊“系統(tǒng)自檢”按鍵，在保證已測數(shù)據(jù)有效的情況下，進(jìn)行檢定系統(tǒng)內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)儀器的初始化及各測試通道的確認(rèn)。系統(tǒng)自檢如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)自檢

2.1.2 儀器管理

“儀器管理”選項，本檢定系統(tǒng)使用的標(biāo)準(zhǔn)儀器，在檢定之前，應(yīng)進(jìn)行完整的登記，在檢定完成后，檢定報告上，將列出已經(jīng)登記的標(biāo)準(zhǔn)儀器目錄。儀器管理如圖2所示。

圖2 儀器管理

2.1.3 測試方案管理

“測試方案管理”選項，檢定系統(tǒng)出廠時，已經(jīng)根據(jù)JJG(鐵道)702-2021 鐵路軌道信號在線測試設(shè)備檢定規(guī)程，設(shè)定了標(biāo)準(zhǔn)檢定項目default_set；若用戶需要更改或者增加測試項，可以新建測試方案，并自己設(shè)定測試項目的多少。

新建測試方案，是以系統(tǒng)中已有的測試方案為藍(lán)本，通過增加或者減少藍(lán)本中某測試列表中測試項中的參數(shù)，設(shè)計自己需要的方案。

新建測試方案的方法如下：

首先，選中“測試方案名稱”選項，選擇default_set 測試方案，或者其下列的其它測試方案，選中此測試方案后，將調(diào)出本測試方案

然后，更改此測試方案的名稱，為自己設(shè)計的測試方案名稱，選中“測試項目選擇”中某項目，可以增加、減少及更改其中的參數(shù)；

最后，點擊“保存測試方案”，系統(tǒng)將以更改的名稱保存此參數(shù)方案；

點擊“刪除測試方案”，將把當(dāng)前的測試方案刪除。

測試方案管理如圖3所示。

圖3 測試方案管理

2.1.4 電阻電容校準(zhǔn)

“電阻電容校準(zhǔn)”選項，檢定系統(tǒng)出廠時，條件箱內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電阻電容已經(jīng)校準(zhǔn)，并產(chǎn)生了校準(zhǔn)記錄；

用戶使用了一段時間后，若懷疑條件箱內(nèi)電阻電容值偏差，可以運行本選項，自動校準(zhǔn)電阻電容，并形成新的電阻電容校準(zhǔn)記錄；在檢定移頻表的電阻電容測項時，將按照新的電阻電容校準(zhǔn)記錄作為標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對。

一般情況下，條件箱內(nèi)電阻電容，需要每年校準(zhǔn)一次。

運行“電阻電容校準(zhǔn)”選項時，僅需要打開LCR 數(shù)字電橋，和檢測接口條件箱電源開關(guān)即可，其它的標(biāo)準(zhǔn)儀器、功率放大器等電源開關(guān)，不需要打開。

2.2 檢定項目屏

2.2.1 整機(jī)檢測

本選項中，可填寫待檢表外觀檢查結(jié)果、絕緣耐壓結(jié)果及備注信息。

2.2.2 直流電壓幅值測量(正直流)

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定正直流信號，送給待檢儀表電壓端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表電壓值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.3 直流電壓幅值測量(負(fù)直流)

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定負(fù)直流信號，送給待檢儀表電壓端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表電壓值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.4 單頻交流信號-頻率測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定電壓的正弦信號，變換各種頻率，送給待檢儀表電壓端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表頻率值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.5 單頻交流信號-電壓測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定頻率的正弦信號，變換各種電壓，送給待檢儀表電壓端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表電壓值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.6 單頻交流信號-電流測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定頻率正弦信號，變換各種電流，送給待檢儀表電流鉗，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表電流值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.7 交流信號-移頻電壓測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定頻率移頻信號，變換各種電壓，送給待檢儀表電壓端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表電壓值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.8 交流信號-移頻電流測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定頻率移頻信號，變換各種電流，送給待檢儀表電流鉗，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表電流值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.9 相敏軌道電路-25/50周相敏軌道信號電壓測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定25 Hz/50 Hz 頻率信號，變換各種電壓，送給待檢儀表電壓端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表電壓值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.10 相敏軌道電路-25/50周基波幅值電流測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定25 Hz/50 Hz 頻率信號，變換各種電流，送給待檢儀表電流鉗，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表電流值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.11相敏軌道電路-25/50周電壓相位差測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定的電壓下，輸出兩路相位可控的25 Hz/50 Hz 頻率信號，送給待檢儀表電壓、電流端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表相位差值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.12 國內(nèi)移頻信號-上下邊頻測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定電壓下輸出國內(nèi)移頻信號，變換移頻信號的上下邊頻，送給待檢儀表電壓端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表的上下邊頻值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.13 國內(nèi)移頻信號-中心頻率、調(diào)制頻率測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定電壓下輸出國內(nèi)移頻信號，變換移頻信號的中心頻率、調(diào)制頻率，送給待檢儀表電壓端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表的中心頻率和調(diào)制頻率值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.14 ZPW-2000信號-上下邊頻測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定電壓下輸出ZPW-2000 移頻信號，變換移頻信號的上下邊頻，送給待檢儀表電壓端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表的上下邊頻值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.15 ZPW-2000信號-中心頻率、調(diào)制頻率測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定電壓下輸出ZPW-2000移頻信號，變換移頻信號的中心頻率、調(diào)制頻率，送給待檢儀表電壓端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表的中心頻率和調(diào)制頻率值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.16 站內(nèi)脈沖軌道電路-脈沖頻率測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定電壓下輸出脈沖信號，變換脈沖信號的頻率，送給待檢儀表電壓端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表的脈沖頻率值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.17 站內(nèi)脈沖軌道電路-脈沖電壓測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定脈沖頻率信號，變換各種脈沖電壓，送給待檢儀表電壓端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表脈沖電壓值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.18 軌道補(bǔ)償電容容值在線測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定電壓下，變換信號的頻率，送給待檢儀表電壓端口、電流端口（通過卡接到電流檢測箱的電流鉗），計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表顯示的在線電容容值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.19 在線阻抗測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定電壓下，變換信號的頻率，送給待檢儀表電壓端口、電流端口（通過卡接到電流檢測箱的電流鉗），計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表顯示的在線阻抗值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.20 交流計數(shù)軌道信號電壓測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定交流計數(shù)信號頻率及碼型，變換交流計數(shù)信號的輸出電壓，送給待檢儀表電壓端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表電壓值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

2.2.21 交流計數(shù)軌道信號時間間隔測量

本選項中，檢定系統(tǒng)設(shè)定某一固定交流計數(shù)信號輸出電壓，變換交流計數(shù)信號的頻率及碼型，送給待檢儀表電壓端口，計算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和待檢表顯示的頻率及時間間隔值，進(jìn)行比對，計算誤差，并進(jìn)行結(jié)果判定。

檢定項目屏如圖4所示。

圖4 檢定項目屏

2.3 測試操作

“測試操作”菜單項，檢定系統(tǒng)在系統(tǒng)自檢成功，并進(jìn)行測試登記后，可以進(jìn)行后續(xù)的檢定，點擊“開始測試”虛擬按鍵，檢定系統(tǒng)將按照“檢定項目屏”中，自動進(jìn)行自“整機(jī)檢測”以后的各個項目檢定操作，直至最后檢定完成。

在自動檢定過程中，可以隨時點擊“停止測試”虛擬按鍵，暫停自動檢定過程。

在當(dāng)前測試屏中，可以點擊“任意點測試”虛擬按鍵，增加需要增測的參數(shù)點。

在自動檢定過程中斷后，在當(dāng)前測試屏中，可以點擊“開始測試”虛擬按鍵，自動檢測從當(dāng)前屏開始的后續(xù)各個檢定項目。

在手動停止自動檢定過程，或者因計算機(jī)與各個標(biāo)準(zhǔn)儀器，由于某種原因造成檢定過程中斷，都可以通過點擊“開始測試”虛擬按鍵，自動檢測從當(dāng)前屏開始的后續(xù)各個檢定項目。

整個檢定過程結(jié)束后，會彈出，記錄保存窗口，提示保存檢定記錄；檢定過程中，也可以中斷檢定過程，點擊“保存記錄”虛擬按鍵，手動保存已經(jīng)檢定的記錄。

2.4 檢定記錄表

“檢定記錄表”菜單項，在本菜單項中，選中“查看記錄”虛擬按鍵，可以檢索、查看、打印等操作，對以前的檢定記錄進(jìn)行管理。

“補(bǔ)測記錄”選項，對由于各種原因中斷檢定測試，并保存的記錄，調(diào)取后，可以通過本虛擬按鍵，進(jìn)行補(bǔ)測，形成一個完整的記錄。

3 智能檢定裝置自動校準(zhǔn)方法

本智能檢定裝置校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法，依據(jù)《鐵路軌道信號在線測試設(shè)備 計量檢定規(guī)程》（JJG（鐵道）702-2021）制定。本智能檢定裝置，開機(jī)后，在進(jìn)行檢定使用之前，首先進(jìn)行自檢，判斷各個標(biāo)準(zhǔn)儀表的工作狀態(tài)、各個測試通道是否正常。標(biāo)準(zhǔn)儀表需要根據(jù)計量器具的管理規(guī)定，定期送到有資質(zhì)的計量部門進(jìn)行檢測并取得證書。

3.1 針對鄭州北信具有藍(lán)牙功能的儀表

可以單臺CD96-3Z 移頻表檢定，也可以多臺（最多接7臺）CD96-3Z 移頻表同時檢定；每臺CD96-3Z 移頻表的出廠編號，作為移頻表的唯一身份識別，也即是藍(lán)牙鏈接的唯一藍(lán)牙號，出廠時已經(jīng)確認(rèn)，是不能更改的，檢定時，藍(lán)牙號（出廠編號）作為本儀表上傳數(shù)據(jù)的唯一身份識別。檢定過程中，各個檢測項目的校準(zhǔn)過程是逐一進(jìn)行的。

3.2 針對北信無藍(lán)牙功能的儀表和非北信的儀表

對于不帶藍(lán)牙接口的CD96-3Z 移頻表，或其它廠家的移頻表，其校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法是一樣的，對各種標(biāo)準(zhǔn)儀器的操作和數(shù)據(jù)讀取也是通過通信接口自動進(jìn)行。需要手動操作移頻表進(jìn)入各個測項，人為觀察并填寫移頻表的測試數(shù)據(jù)，再與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行自動比對，計算出誤差值并判斷是否超差。

4 結(jié)論

CD96-3Z 型移頻在線測試記錄表智能檢定裝置實現(xiàn)了自動控制CD96-3Z型移頻在線測試記錄表的各項項目測試，并讀取測試記錄，并與標(biāo)準(zhǔn)儀表相應(yīng)的測試結(jié)果進(jìn)行比對，計算誤差，實現(xiàn)對多臺儀表同時進(jìn)行智能化檢定，提高了檢定效率，避免了人為檢定過程中人為失誤，提升了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與真實性，具有很高的實用價值。