移頻在線測試記錄表智能檢定裝置研制

花義峰 中國鐵路上海局集團有限公司科研所

路信號設備電氣特性測試是信號設備維護工作的重要內容之一，通過對設備的電氣特性進行測試，可掌握和分析設備運行狀態，預防設備故障，保證設備正常運行，從而保障鐵路的安全、高效生產。鐵路信號設備電氣特性測試要求測試方法應符合《測試信號維護規則（業務管理）》，測試數據應真實準確，測試數據的真實準確是其它后續各項工作的基礎，因此對測試儀表的檢定工作顯得尤為重要。

系統研制中采用鄭州市北信電子產品有限公司的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備的開通調試及日常維護，操作簡便，對鐵路信號設備的適用性強。目前，上海局集團公司各電務段共配置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備檢定規程》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，而且檢定數據手工記錄容易出錯。

同時集團公司除鄭州市北信電子產品有限公司的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量，增加“高壓脈沖軌道信號參數測量”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，實現對多臺儀表同時進行智能化檢定。

1 結構形式

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

2 實現功能

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

（1）實現計算機通過USB（或RS-232）接口，自動控制多臺校準設備的各項功能，并讀取相關標準數據；

（2）實現計算機通過無線藍牙接口，自動控制多臺被測CD96-3Z 移頻在線測試記錄表設備的各項功能，并讀取相關測試數據；

（3）通過計算機人機界面，實現設備登記、各個測項的自動檢測流程、測試數據的分析、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，選中某功能項，可以方便的進行相應的功能操作或測試。

運行測試軟件之前，首先打開標準儀器直流電源、多用數字表，信號發生器、移頻測試表檢測接口條件箱的電源開關，運行軟件將首先顯示本軟件版本，然后進行本智能檢定裝置系統自檢，并彈出窗口，顯示自檢結果。

2.1 系統設置

2.1.1 系統自檢

“系統自檢”選項，檢定系統在任何情況中斷后，點擊“系統自檢”按鍵，在保證已測數據有效的情況下，進行檢定系統內各標準儀器的初始化及各測試通道的確認。系統自檢如圖1所示。

圖1 系統自檢

2.1.2 儀器管理

“儀器管理”選項，本檢定系統使用的標準儀器，在檢定之前，應進行完整的登記，在檢定完成后，檢定報告上，將列出已經登記的標準儀器目錄。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，檢定系統出廠時，已經根據JJG(鐵道)702-2021 鐵路軌道信號在線測試設備檢定規程，設定了標準檢定項目default_set；若用戶需要更改或者增加測試項，可以新建測試方案，并自己設定測試項目的多少。

新建測試方案，是以系統中已有的測試方案為藍本，通過增加或者減少藍本中某測試列表中測試項中的參數，設計自己需要的方案。

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，將調出本測試方案

然后，更改此測試方案的名稱，為自己設計的測試方案名稱，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；

最后，點擊“保存測試方案”，系統將以更改的名稱保存此參數方案；

點擊“刪除測試方案”，將把當前的測試方案刪除。

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

“電阻電容校準”選項，檢定系統出廠時，條件箱內標準電阻電容已經校準，并產生了校準記錄；

用戶使用了一段時間后，若懷疑條件箱內電阻電容值偏差，可以運行本選項，自動校準電阻電容，并形成新的電阻電容校準記錄；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記錄作為標準值進行比對。

一般情況下，條件箱內電阻電容，需要每年校準一次。

運行“電阻電容校準”選項時，僅需要打開LCR 數字電橋，和檢測接口條件箱電源開關即可，其它的標準儀器、功率放大器等電源開關，不需要打開。

2.2 檢定項目屏

2.2.1 整機檢測

本選項中，可填寫待檢表外觀檢查結果、絕緣耐壓結果及備注信息。

2.2.2 直流電壓幅值測量(正直流)

本選項中，檢定系統設定正直流信號，送給待檢儀表電壓端口，計算機讀取標準儀表和待檢表電壓值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.3 直流電壓幅值測量(負直流)

本選項中，檢定系統設定負直流信號，送給待檢儀表電壓端口，計算機讀取標準儀表和待檢表電壓值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.4 單頻交流信號-頻率測量

本選項中，檢定系統設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，計算機讀取標準儀表和待檢表頻率值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.5 單頻交流信號-電壓測量

本選項中，檢定系統設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，計算機讀取標準儀表和待檢表電壓值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.6 單頻交流信號-電流測量

本選項中，檢定系統設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，計算機讀取標準儀表和待檢表電流值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.7 交流信號-移頻電壓測量

本選項中，檢定系統設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，計算機讀取標準儀表和待檢表電壓值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.8 交流信號-移頻電流測量

本選項中，檢定系統設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，計算機讀取標準儀表和待檢表電流值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

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，檢定系統設定25 Hz/50 Hz 頻率信號，變換各種電壓，送給待檢儀表電壓端口，計算機讀取標準儀表和待檢表電壓值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.10 相敏軌道電路-25/50周基波幅值電流測量

本選項中，檢定系統設定25 Hz/50 Hz 頻率信號，變換各種電流，送給待檢儀表電流鉗，計算機讀取標準儀表和待檢表電流值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.11相敏軌道電路-25/50周電壓相位差測量

本選項中，檢定系統設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，計算機讀取標準儀表和待檢表相位差值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.12 國內移頻信號-上下邊頻測量

本選項中，檢定系統設定某一固定電壓下輸出國內移頻信號，變換移頻信號的上下邊頻，送給待檢儀表電壓端口，計算機讀取標準儀表和待檢表的上下邊頻值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.13 國內移頻信號-中心頻率、調制頻率測量

本選項中，檢定系統設定某一固定電壓下輸出國內移頻信號，變換移頻信號的中心頻率、調制頻率，送給待檢儀表電壓端口，計算機讀取標準儀表和待檢表的中心頻率和調制頻率值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.14 ZPW-2000信號-上下邊頻測量

本選項中，檢定系統設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，計算機讀取標準儀表和待檢表的上下邊頻值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.15 ZPW-2000信號-中心頻率、調制頻率測量

本選項中，檢定系統設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、調制頻率，送給待檢儀表電壓端口，計算機讀取標準儀表和待檢表的中心頻率和調制頻率值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.16 站內脈沖軌道電路-脈沖頻率測量

本選項中，檢定系統設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，計算機讀取標準儀表和待檢表的脈沖頻率值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.17 站內脈沖軌道電路-脈沖電壓測量

本選項中，檢定系統設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，計算機讀取標準儀表和待檢表脈沖電壓值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.18 軌道補償電容容值在線測量

本選項中，檢定系統設定某一固定電壓下，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），計算機讀取標準儀表和待檢表顯示的在線電容容值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.19 在線阻抗測量

本選項中，檢定系統設定某一固定電壓下，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），計算機讀取標準儀表和待檢表顯示的在線阻抗值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.20 交流計數軌道信號電壓測量

本選項中，檢定系統設定某一固定交流計數信號頻率及碼型，變換交流計數信號的輸出電壓，送給待檢儀表電壓端口，計算機讀取標準儀表和待檢表電壓值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

2.2.21 交流計數軌道信號時間間隔測量

本選項中，檢定系統設定某一固定交流計數信號輸出電壓，變換交流計數信號的頻率及碼型，送給待檢儀表電壓端口，計算機讀取標準儀表和待檢表顯示的頻率及時間間隔值，進行比對，計算誤差，并進行結果判定。

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，檢定系統在系統自檢成功，并進行測試登記后，可以進行后續的檢定，點擊“開始測試”虛擬按鍵，檢定系統將按照“檢定項目屏”中，自動進行自“整機檢測”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點。

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

在手動停止自動檢定過程，或者因計算機與各個標準儀器，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，自動檢測從當前屏開始的后續各個檢定項目。

整個檢定過程結束后，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行管理。

“補測記錄”選項，對由于各種原因中斷檢定測試，并保存的記錄，調取后，可以通過本虛擬按鍵，進行補測，形成一個完整的記錄。

3 智能檢定裝置自動校準方法

本智能檢定裝置校準項目和校準方法，依據《鐵路軌道信號在線測試設備 計量檢定規程》（JJG（鐵道）702-2021）制定。本智能檢定裝置，開機后，在進行檢定使用之前，首先進行自檢，判斷各個標準儀表的工作狀態、各個測試通道是否正常。標準儀表需要根據計量器具的管理規定，定期送到有資質的計量部門進行檢測并取得證書。

3.1 針對鄭州北信具有藍牙功能的儀表

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，也即是藍牙鏈接的唯一藍牙號，出廠時已經確認，是不能更改的，檢定時，藍牙號（出廠編號）作為本儀表上傳數據的唯一身份識別。檢定過程中，各個檢測項目的校準過程是逐一進行的。

3.2 針對北信無藍牙功能的儀表和非北信的儀表

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

4 結論

CD96-3Z 型移頻在線測試記錄表智能檢定裝置實現了自動控制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，并與標準儀表相應的測試結果進行比對，計算誤差，實現對多臺儀表同時進行智能化檢定，提高了檢定效率，避免了人為檢定過程中人為失誤，提升了數據的準確性與真實性，具有很高的實用價值。