CN110829996B - 一种zpw-2000a轨道电路及电感值获取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种ZPW‑2000A轨道电路及电感值获取方法，通过在发送器和防雷变压器之间并入电感单元，并合理设置电感值，有效改善发送器带载的容感特性，优化发送器带载状态，进而降低发送器的输出功率，以增大发送器的使用寿命。

Description

一种ZPW-2000A轨道电路及电感值获取方法
技术领域
本发明涉及轨道电路技术领域，更具体地说，涉及一种ZPW-2000A轨道电路及电感值获取方法。
背景技术
ZPW-2000A轨道电路是目前高速铁路中广泛使用的轨道电路，其包括的SPT电缆属于容性负载，增加了轨道电路信号在整个轨道电路传输过程中的损耗。
因此，在该情况下，为了保证轨道电路信号的传输，必须增加发送器的输出功率。
但是，增加发送器的输出功率，在实际使用过程中会导致发送器发热严重，实践表明，ZPW-2000A轨道电路在实际使用过程中，发送器的温度可达90℃以上，那么，发送器及其内部元器件长期在高温下工作，必然降低其使用性能，影响使用寿命，进而影响整个轨道电路的安全可靠性。
发明内容
有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种ZPW-2000A轨道电路及电感值获取方法，技术方案如下：
一种ZPW-2000A轨道电路，所述ZPW-2000A轨道电路包括：发送器、防雷电压器和电感单元；
其中，所述电感单元并联接入在所述发送器和所述防雷电压器之间；
所述发送器用于产生移频信号；
所述防雷电压器用于隔离外部雷击信号，实现纵向雷电保护；
所述电感单元用于降低所述发送器的输出功率。
优选的，在上述ZPW-2000A轨道电路中，所述电感单元的电感值为0.001H-0.2H，包括端点值。
优选的，在上述ZPW-2000A轨道电路中，所述ZPW-2000A轨道电路还包括：
SPT电缆，用于所述移频信号的传输；
模拟网络盘，所述模拟网络盘用于对所述SPT电缆进行补偿；
匹配单元。
优选的，在上述ZPW-2000A轨道电路中，所述匹配单元为变压器。
一种电感值获取方法，用于获取电感单元的电感值，所述电感值获取方法包括：
获取钢轨侧阻抗；
依据所述钢轨侧阻抗，获取匹配单元输入阻抗；
依据所述匹配单元输入阻抗，获取SPT电缆输入阻抗；
依据所述SPT电缆输入阻抗，获取防雷变压器输入阻抗；
依据所述防雷变压器输入阻抗，获取电感单元输入阻抗；
依据所述电感单元输入阻抗，获取发送器输出功率；
确定载频参数以及所述SPT电缆的长度，获取发送器输出功率的最小值；
依据所述最小值，获取电感单元的电感值。
优选的，在上述电感值获取方法中，所述依据所述钢轨侧阻抗，获取匹配单元输入阻抗，包括：
所述匹配单元为变压器，获取所述变压器的变比；
依据所述变比和所述钢轨侧阻抗，获得匹配单元输入阻抗。
优选的，在上述电感值获取方法中，所述依据所述匹配单元输入阻抗，获取SPT电缆输入阻抗，包括：
获取SPT电缆特性阻抗和SPT电缆传输常数；
依据所述SPT电缆特性阻抗和所述SPT电缆传输常数，获得SPT电缆输入阻抗。
优选的，在上述电感值获取方法中，所述依据所述SPT电缆输入阻抗，获取防雷变压器输入阻抗，包括：
获取所述防雷电压器的变比；
依据所述SPT电缆输入阻抗和所述变比，获得所述防雷变压器输入阻抗。
相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：
本发明提供的一种ZPW-2000A轨道电路，通过在发送器和防雷变压器之间并入电感单元，并合理设置电感值，有效改善发送器带载的容感特性，优化发送器带载状态，进而降低发送器的输出功率，以增大发送器的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种ZPW-2000A轨道电路的部分结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种ZPW-2000A轨道电路的部分结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电感值获取方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种ZPW-2000A轨道电路发送器输出电压及输出功率与电感单元的电感值在载频为1700Hz时的函数关系示意图；
图5为本发明实施例提供的一种ZPW-2000A轨道电路发送器输出电压及输出功率与电感单元的电感值在载频为2000Hz时的函数关系示意图；
图6为本发明实施例提供的一种ZPW-2000A轨道电路发送器输出电压及输出功率与电感单元的电感值在载频为2300Hz时的函数关系示意图；
图7为本发明实施例提供的一种ZPW-2000A轨道电路发送器输出电压及输出功率与电感单元的电感值在载频为2600Hz时的函数关系示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种ZPW-2000A轨道电路的部分结构示意图。
所述ZPW-2000A轨道电路包括：发送器11、防雷变压器12和电感单元13；
其中，所述电感单元13并联接入在所述发送器11和所述防雷变压器12之间；
所述发送器11用于产生移频信号；
所述防雷变压器12用于隔离外部雷击信号，实现纵向雷电保护；
所述电感单元13用于降低所述发送器11的输出功率。
在该实施例中，通过在发送器11和防雷变压器12之间并入电感单元13，并合理设置电感值，有效改善发送器11带载的容感特性，优化发送器11带载状态，进而降低发送器11的输出功率，以增大发送器11的使用寿命。
进一步的，基于本发明上述实施例，参考图2，图2为本发明实施例提供的另一种ZPW-2000A轨道电路的部分结构示意图。
所述ZPW-2000A轨道电路还包括：
SPT电缆14，用于所述移频信号的传输；
模拟网络盘15，所述模拟网络盘用于对所述SPT电缆14进行补偿；
匹配单元16。
在该实施例中，所述ZPW-2000A轨道电路包括发送器11、防雷变压器12、模拟网络盘15、SPT电缆14、匹配单元16和调谐单元等发送端部分，钢轨及接收端部分。
进一步的，基于本发明上述实施例，所述电感单元13的电感值为0.001H-0.2H，包括端点值。
在该实施例中，按照目前轨道电路使用的1700Hz、2000Hz、2300Hz和2600Hz等四种载频，当电平级1，电压U＝180V，SPT电缆长度为15km时，经过大量计算，确定并入电感单元13的电感值为0.001H-0.2H，其中，不同载频时最优值存在差异，当载频为1700Hz时，最优电感值为0.06H；当载频为2000Hz时，最优电感值为0.04H；当载频为2300Hz时，最优电感值为0.03H；当载频为2600Hz时，最优电感值为0.02H。
进一步的，基于本发明上述实施例，所述匹配单元16的主要组成部分为变压器结构。
基于本发明上述全部实施例，在本发明另一实施例中还提供了一种电感值获取方法，用于获取电感单元的电感值，参考图3，图3为本发明实施例提供的一种电感值获取方法的流程示意图。
所述电感值获取方法包括：
S101：获取钢轨侧阻抗。
在该实施例中，由于本申请最需计算发送器的输出功率，因此，在计算过程中不考虑钢轨和接收端，依据目前结构的轨道电路的参数可求得钢轨侧阻抗Rr。
S102：依据所述钢轨侧阻抗Rr，获取匹配单元输入阻抗Rpt。
在该实施例中，所述匹配单元为变压器，获取所述变压器的变比Npt；
依据所述变比Npt和所述钢轨侧阻抗Rr，获得匹配单元输入阻抗为Rpt＝(Npt)2*Rr。
S103：依据所述匹配单元输入阻抗Rpt，获取模拟网络盘和SPT电缆输入阻抗Rm1。
在该实施例中，模拟网络盘主要是对轨道电路中SPT电缆进行补偿，其电气参数与SPT电缆一致，因此计算过程中按照SPT电缆电气参数计算。
依据已知的SPT电缆的R、Lc、C和G等电气参数及载频f，SPT电缆长度Ld，根据传输线原理可得：
SPT电缆特性阻抗其中，ω为载频角频率，ω＝2πf；
SPT电缆传输常数
由此可知，
模拟网络盘和SPT电缆输入阻抗
S104：依据所述模拟网络盘和SPT电缆输入阻抗，获取防雷变压器输入阻抗。
在该实施例中，获取所述防雷变压器的变比Nf1；
依据所述模拟网络盘和SPT电缆输入阻抗Rm1和所述变比Nf1，获得所述防雷变压器输入阻抗Rf1＝(Nf1)2*Rm1。
S105：依据所述防雷变压器输入阻抗，获取电感单元输入阻抗。
在该实施例中，电感单元输入阻抗RL＝1/(1/Rf1+1/jωLpall)，其中，Lpall为并入电感的电感值。
S106：依据所述电感单元输入阻抗，获取发送器输出功率。
在该实施例中，如图1所示，发送器的内部电路存在电阻R和电感L，加上并入电感单元输出阻抗，按照电路中阻抗分压原理，计算发送器的输出电压U1和电流I1，选取发送器电平级，确定发送器电压U，则：
那么，发送器的输出功率P＝U1*I1。
S107：确定载频参数以及所述SPT电缆的长度，获取发送器输出功率的最小值。
在该实施例中，具体计算时，确定SPT电缆的长度Ld、载频f，给出并入电感单元的电感值范围，按照一定步长，逐步计算发送器的输出功率，最后比较计算出的功率值，求最小值。
S108：依据所述最小值，获取电感单元的电感值。
在该实施例中，依据发送器输出功率的最小值，获取电感单元的电感值，即最优电感值。按照目前轨道电路使用的1700Hz、2000Hz、2300Hz和2600Hz等四种载频，当电平级1，电压U＝180V，SPT电缆长度为15km时，经过大量计算，确定并入电感单元的电感值为0.001H-0.2H，其中，不同载频时最优值存在差异，当载频为1700Hz时，最优电感值为0.06H；当载频为2000Hz时，最优电感值为0.04H；当载频为2300Hz时，最优电感值为0.03H；当载频为2600Hz时，最优电感值为0.02H。
参考图4，图4为本发明实施例提供的一种ZPW-2000A轨道电路发送器输出电压及输出功率与电感单元的电感值在载频为1700Hz时的函数关系示意图。
参考图5，图5为本发明实施例提供的一种ZPW-2000A轨道电路发送器输出电压及输出功率与电感单元的电感值在载频为2000Hz时的函数关系示意图。
参考图6，图6为本发明实施例提供的一种ZPW-2000A轨道电路发送器输出电压及输出功率与电感单元的电感值在载频为2300Hz时的函数关系示意图。
参考图7，图7为本发明实施例提供的一种ZPW-2000A轨道电路发送器输出电压及输出功率与电感单元的电感值在载频为2600Hz时的函数关系示意图。
以图7为例进行说明，当载频为2600Hz时，选取最优电感值0.02H时，其发送器输出电压为170V，相比较未加入电感单元时的电压降低5.5％左右，在可接受范围内。
发送器输出功率由190W降低至68.55W，可见加入电感单元降低发送器输出功率的效果明显可见。
以上对本发明所提供的一种ZPW-2000A轨道电路及电感值获取方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种ZPW-2000A轨道电路，其特征在于，所述ZPW-2000A轨道电路包括：发送器、防雷变压器和电感单元；其中，所述电感单元并联接入在所述发送器和所述防雷变压器之间；
所述发送器，用于产生移频信号；
所述防雷变压器，用于隔离外部雷击信号，实现纵向雷电保护；
所述电感单元，用于根据电感单元的电感值降低所述发送器的输出功率；
其中，获取所述电感单元的电感值包括：
获取钢轨侧阻抗；
依据所述钢轨侧阻抗，获取匹配单元输入阻抗；
依据所述匹配单元输入阻抗，获取模拟网络盘和SPT电缆输入阻抗；
依据所述模拟网络盘和SPT电缆输入阻抗，获取防雷变压器输入阻抗；
依据所述防雷变压器输入阻抗，获取电感单元输入阻抗；
依据所述电感单元输入阻抗，获取发送器输出功率；
确定载频参数以及所述SPT电缆的长度，获取发送器输出功率的最小值；依据所述最小值，获取所述电感单元的电感值。
2.根据权利要求1所述的ZPW-2000A轨道电路，其特征在于，所述电感单元的电感值为0.001H-0.2H，包括端点值。
3.根据权利要求1所述的ZPW-2000A轨道电路，其特征在于，所述ZPW-2000A轨道电路还包括：
SPT电缆，用于所述移频信号的传输；
模拟网络盘，所述模拟网络盘用于对所述SPT电缆进行补偿；
匹配单元。
4.根据权利要求3所述的ZPW-2000A轨道电路，其特征在于，所述匹配单元为变压器。
5.一种电感值获取方法，其特征在于，用于获取电感单元的电感值，所述电感值获取方法包括：
获取钢轨侧阻抗；
依据所述钢轨侧阻抗，获取匹配单元输入阻抗；
依据所述匹配单元输入阻抗，获取模拟网络盘和SPT电缆输入阻抗；
依据所述模拟网络盘和SPT电缆输入阻抗，获取防雷变压器输入阻抗；
依据所述防雷变压器输入阻抗，获取电感单元输入阻抗；
依据所述电感单元输入阻抗，获取发送器输出功率；
确定载频参数以及所述SPT电缆的长度，获取发送器输出功率的最小值；
依据所述最小值，获取电感单元的电感值；
所述依据所述钢轨侧阻抗，获取匹配单元输入阻抗，包括：
所述匹配单元为变压器，获取所述变压器的变比；
依据所述变比和所述钢轨侧阻抗，获得匹配单元输入阻抗；
所述依据所述匹配单元输入阻抗，获取模拟网络盘和SPT电缆输入阻抗，包括：
获取SPT电缆特性阻抗和SPT电缆传输常数；
依据所述SPT电缆特性阻抗和所述SPT电缆传输常数，获得模拟网络盘和SPT电缆输入阻抗；
所述依据所述模拟网络盘和SPT电缆输入阻抗，获取防雷变压器输入阻抗，包括：
获取所述防雷变压器的变比；
依据所述模拟网络盘和SPT电缆输入阻抗和所述变比，获得所述防雷变压器输入阻抗。
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