ZPW-2000A型軌道電路數據查詢計算軟件的研究

劉 繁

（中鐵三局集團太原勘測設計研究院有限公司，太原 030001）

隨著列車運營速度的不斷加快，對鐵路信號設備的性能要求越來越嚴格。軌道電路是鐵路信號的重要基礎設備，軌道電路的性能直接影響行車安全和運輸效率。ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞是經技術鑒定并被確定為全路推廣的自動閉塞制式。

1 問題提出

近年來，國內線路大量技術改造并投入運用,ZPW-2000A型軌道電路安全可靠、便于維護,為鐵路行車自動化提供了堅實的基礎。但在施工過程中技術標準高、工藝嚴格，ZPW-2000A型軌道電路在傳統工程設計施工工序中，技術人員需要依據信號平面布置圖查詢《ZPW-2000A軌道電路調整表》,然后根據查詢數據計算結果得出各種配線及數據。然而現代鐵路設計施工任務劃分往往是長大標段上百公里，ZPW-2000A型軌道電路數據信息量大，《ZPW-2000A軌道電路調整表》包含補償電容、電纜模擬網絡、發送電平、接收電平等大量的配線及數據，采用傳統方式查詢過程耗時，人工計算過程繁瑣極易出錯，造成反復計算花費大量時間，影響設計施工效率；技術人員對軌道電路傳輸特性的理解和《ZPW-2000A軌道電路調整表》的檔位選用,都會造成軌道電路調整不當，影響設備安裝調試的電氣特性。

本文針對ZPW-2000A軌道電路相關數據進行分析研究，以道床電阻小于1 Ω/km的有砟道床《ZPW-2000A軌道電路調整表》為依據，從而建立一種新型查詢計算方法：依托計算機自動生成ZPW-2000A型軌道電路數據的查詢計算結果，做到ZPW-2000A軌道電路一次調整。

2 功能分析

傳統的人工查表、手工計算的方式需要解決因數據量龐大導致設計施工效率低及計算結果的準確性這兩個技術問題。研究設計思路是編制相關的軟件進行查詢計算，運用計算機程序運算來代替人工計算，做到節省計算時間、提高計算的準確率。

ZPW-2000A型軌道電路查詢計算軟件要解決的任務是利用軟件程序進行自動計算，并生成配線及數據。ZPW-2000A型軌道電路查詢計算軟件功能目標設定為計算準確率100%，提高設計施工效率30%以上。

3 方案研究

在研究方法上充分運用資料收集法、功能分析法、模擬試驗法等科學的研究方法對研發項目進行實踐論證，以提高研發質量。

1）深入現場，對ZPW-2000A型軌道電路的相關數據信息生成現狀進行調查分析、資料收集，針對人工查詢計算的弊端查找問題所在，明確研究對象。

2）對軟件進行功能設定，軟件需能符合設計施工實際需求，包含10 km、12.5 km、15 km 3種不同長度區間，能夠自行計算并生成數據，只需輸入相關坐標里程等簡單信息即可根據不同區段載頻、不同長度自動生成補償電容數據、模擬網絡數據、發送接收電平數據等。

3）設計思路首先對軟件系統進行初步設計，即系統設計。對軟件系統的功能進行全面考慮，包括軟件格式、功能分配、運行設計、數據庫結構設計和出錯處理設計等，為軟件的詳細設計提供基礎，軟件設計編制流程如圖1所示。

4）軟件編寫:針對軟件的功能設定，結合Microsoft程序，在詳細設計中，為完成自動生成補償長度、電容數量、步長、模擬網絡、發送接收電平等數據，所涉及到的主要技術是函數運算。利用Microsoft程序的if函數（判斷函數），對數值和公式進行條件檢測。補償電容的運算函數為：“LOOKUP(lookup_value,lookup_vector,result_vector)”。例如：如果軌道區段載頻1 700 Hz、區段長度1 000 m，使用if函數就會自動做出相應判斷。

在本軟件編制過程中人工錄入《ZPW-2000A軌道電路調整表》中的大量參數，錄入調整表信息如表1所示。作為數據庫，以《ZPW-2000A軌道電路調整表》為基礎，錄入10 km、12.5 km、15 km 3種情況數據參數。利用LOOKUP函數（查找篩選），對數組形式的LOOKUP函數在數組的行或列中查找指定值，然后返回該數組的最后一行或列中相同位置處的值。電平的函數運算為：“VLOOKUP(lookup_value,table_array,col_index_num,range_lookup)”。例如：載頻2 300 Hz、區段長度1 000 m，補償電容自動篩選數量為10個。軟件根據數據庫及每列表格需要生成的數據，對軟件系統各個執行單元的每個單元格進行設計，以便進行公式輸入和測試，保證軟件的需求完全分配給整個軟件。最后利用SetupFactory程序對編寫的公式和函數進行打包安裝。

5）軟件測試:軟件經過編寫及ZPW-2000A軌道電路數據庫參數的錄入，最后一個步驟是對編寫好的軟件進行測試。測試過程中，首先對軟件的每個功能逐一試驗，以檢驗是否能夠到達設定的目標功能；其次是對軟件生成數據的正確性進行檢查，測試列舉不同頻率、不同長度的軌道電路進行數據對比。經反復檢算試驗發現，軟件生成的數據結果與《ZPW-2000A軌道電路調整表》計算得到的數據結果完全一致，達到預期設定的要求。

6）軟件使用:首先選用正確的區間長度類型，使用時需要輸入信號樓中心里程、ZPW-2000A軌道電路送端里程、受端里程，因考慮到區間線路長短鏈及電纜備用量和自然彎曲還需輸入修正長度即允許誤差。以上幾項內容輸入后，軟件自行進行計算，得出送、受端電纜長度，補償長度和模擬網絡端子配線連接，同時自動生成電容容量、電容數量、步長、半步長、功出電平、主軌接收電平等數據和端子配線連接。軟件使用操作簡單、便于上手，軟件使用界面如圖2所示。

4 研究效果

1）提高效率：如對長度100 km區間線路統計配線數據，采用傳統人工查表、手工計算的方式，ZPW-2000A軌道電路相關數據計算周期需投入4人，在5天左右完成，利用本軟件計算周期僅投入2人，在2天左右即可完成，經測算查詢計算效率提高50%以上，同時避免了因人工計算錯誤而出現的返工現象和延誤施工進度等問題。

2）經濟效益：利用軟件計算的方法進行ZPW-2000A軌道電路相關數據計算與采用傳統人工查表、手工計算的方式相比，可減少一半人員投入，節省人工費用。

3）社會效益：有效控制ZPW-2000A軌道電路設計施工周期，取消了人工繁瑣的計算過程，軟件計算準確率為100%，軌道電路調整及電氣特性也有所提高，保證了工程質量。

在某區間ZPW-2000自閉工程中，運用本軟件完成50 km區間的計算，針對93個軌道區段測量數據計算結果進行數據檢查，經過與《ZPW-2000A軌道電路調整表》對比發現數據結果一致，計算準確率達到100%。

5 結論

ZPW-2000A型軌道電路查詢計算軟件符合現場實際需求，包含10 km、12.5 km、15 km 3種不同長度區間，能夠自行計算并生成數據，只需輸入相關坐標里程即可根據不同區段載頻、不同長度自動生成電氣絕緣節或機械絕緣節的補償電容數據、模擬網絡數據、發送接收電平數據。在研究過程中還存在一些不足，比如研發技術還應繼續學習、軟件使用的安全性及著作權保護等問題，采取在軟件安裝過程中增加序列號的措施進行識別未注冊用戶以保證軟件安全，在軟件安全性方面建議安裝正版殺毒軟件來防范病毒。

本軟件適用于目標速度160 km/h區段、道床電阻小于1 Ω/km的有砟道床軌道電路，具有安裝便捷、操作簡單、提高效率等優點，長大區間尤為明顯，大大加快了設計施工進度，計算準確率達到100%。ZPW-2000A型軌道電路查詢計算軟件，可替代鐵道信號技術人員采用人工查表、手工計算的傳統方式。本軟件作為一款實用型小工具，深受廣大技術人員歡迎。