25Hz相敏軌道電路參數在線監測系統

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。而既有信號微機監測系統監測重點是室內電氣參數，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相敏軌道電路參數在線監測系統”，實現實時在線監測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 監測系統構成

25Hz相敏軌道電路參數在線監測系統，由室內監測設備和室外監測設備二大部分組成，如圖1所示。

圖1 25Hz相敏軌道電路參數監測系統結構圖

室內監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，監測25Hz相敏軌道電路接收電壓和相位角。

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

2 監測系統主要技術參數

2．1 防護盒檢測單元／智能軌道測試盤

監測內容：軌道接收電壓、相位角

監測點：HF4－25防護盒端子／軌道組合側面端子

監測量程：電壓0～40V；相位角0～360°

測試方式：實時在線測試

監測精度：電壓±1%；相位角±1%

采樣速率：250ms

2．2 扼流變壓器檢測單元

監測內容：扼流變壓器各線圈牽引電流、不平衡電流

監測點：扼流變壓器箱

監測量程：電流0～500A

監測精度：電流±2%

測試方式：實時在線測試

采樣速率：250ms

3 系統監測原理

3．1 室內監測設備原理

系統室內監測設備原理圖如圖2所示。防護盒檢測單元與被監測防護盒 （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，經過信號放大調理、AD轉換，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。

圖2 軌道電路室內監測原理框圖

3．2 室外監測設備原理

系統室外監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段的不平衡電流率，實現了在列車通過時實時準確監測軌道電路區段不平衡電流，對軌道電路電氣參數起到分析預防的重要作用。

系統監測數據通過總線形式傳遞給室內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，監測參數異常時及時發出聲響告警。

圖3 軌道電路室外監測原理框圖

3．3 數據監測記錄查詢

室內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實時快捷查詢軌道電路電氣參數，簡化操作和查詢步驟，達到快速高效維護的目的。在室內顯示單元中設置可插拔存儲器，可對扼流變壓器監測數據進行存儲，便于回溯和分析。系統每個監測采集點均是一個獨立的采集系統，也是一個總線通信節點，通過總線連接可對監測板進行自檢驗，實現板卡故障自診斷功能。

4 系統特點

1．系統可靠性與抗干擾性能高。系統室外設備采集與被采集間沒有電氣連接；系統室內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，確保系統內部器件故障時不反向傳遞到輸入端，符合信號系統 “故障－安全”的原則。系統傳輸總線采用EMC容錯和保護技術，數據傳輸安全可靠。

2．系統監測精度高。為了保證有較高的監測精度，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．系統監測參數顯示。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測和顯示，監測數據實時、準確、可靠。

4．系統室外參數監測安全便捷。既有信號集中監測系統不能監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。而在線監測系統可實時在線監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。該系統還具有施工安裝方便、具備總線接口等特點，可實現采集數據的存儲和共享，為25Hz相敏軌道電路的狀態修提供可靠依據。

該系統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．