CN1270929C - 轨道电路一次参数高精度快速地面测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轨道电路一次参数高精度快速地面测试方法及其测试设备，该发明提出了一种适用于所有轨道电路制式的轨道电路一次参数地面测试方法。测试法采用在轨道电路中间发送信号、两端用短路线短路的方法实现，测试过程中仅需测量六个标量电压有效值，再经过简单计算就能得到该段线路的钢轨阻抗和道碴漏泄阻抗值。该测试设备包括微处理器部分、模拟量采集通道、信号输出通道、外部存储器和实时时钟、人机接口部分，该测试方法及其测试设备不仅方法简便实用、精度高、适用范围广，而且测试时无需进行现场甩、接线作业，对行车作业干扰很小。无需对测试人员采用额外的防护措施。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试方法及其测试设备，特别是指一种轨道电路一次参数高精度快速地面测试方法及其测试设备。轨道电路是铁路信号系统中的一种重要基础设施，用于产生并传送轨道是否空闲与是否完整的信息，同时还是通过信号机之间以及地面设备与机车设备之间的信息传输通道。轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体的特种电路，其传输性能主要由钢轨阻抗和道床(漏泄)电阻两个重要的一次参数决定。轨道电路的计算和调整，以至于器材的设计等问题，都需要以一次参数值作为依据来进行。因此，一次参数测试是保证铁路信号设计、制造、维护工作正常进行的一项重要工作。
背景技术
目前，国内的轨道电路一次参数地面测试方法主要有：开路短路法(包括三电压表法和相位表法)、始端开路短路电压电流和终端开路电压法以及三阻抗法。
前两种方法是传统的人工测试方法，测试时需要逐区段在现场甩、接线，以制造测试所需的轨道电路“开路”和“短路”条件，测试工作量大，效率低下，而且影响信号设备正常使用，干扰行车作业。对于电气化牵引区段，由于轨道电路全部接有扼流变压器，现场甩、接线测试更加困难且会造成较大行车干扰。对于带有补偿电容和限波器的无绝缘轨道电路区段，这两种传统测试方法并不适用。
三阻抗法是由铁道科学研究院于1994年提出的一种轨道电路一次参数“在线”测量方法[2，3]。基本原理是：通过测量轨道电路的输入阻抗、负载阻抗和短路阻抗，解出轨道电路的二次参数，并进一步求出一次参数。三阻抗法避开了“开路测量”，“短路测量”也可借助于列车的压入条件加以完成，测量轨道电路参数的工作可以在不中断设备正常工作的情况下进行，能够实现轨道电路参数的“在线”测量。但是，三阻抗法也还不适用于带有补偿电容和限波器的无绝缘轨道电路区段的参数测试，由于短路阻抗与输入阻抗、负载阻抗不可能做到同时测试，电源或线路参数的变化将影响测量的精度。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提出一种轨道电路一次参数高精度快速地面测试方法及其测试设备，由于目前在我国干线铁路上主要是使用带有补偿电容的无绝缘轨道电路，电气化线路也越来越多，传统的一次参数测试方法越来越不适应铁路运输事业发展的需求。同时，铁路干线提速、列车运行密度的加大也要求有测试精度高、方便快捷、对行车作业影响小的一次参数测试方法。然而，由于轨道电路是以钢轨线路作为导体的特种电路，是一种具有分布参数的电路，发送端和接收端之间距离很长；钢轨中传输的通常是FSK调制或采用其他调制方式的调制后的信号，在电气化区段钢轨又是电力牵引电流的回流通道，直接对钢轨中传输的信号进行参数测试难度较大；在带有补偿电容和限波器的无绝缘轨道电路区段，轨道电路的传输性能受补偿电容和限波器的影响，要克服这种影响需要付出一定的代价；为了不干扰行车作业，在测试时就应不进行现场甩、接线作业，但这样就不能“制造”测试所需的轨道电路“开路”和“短路”条件，需要研究新的测试方法。
针对现有的轨道电路一次参数测试方法不能适用于所有制式的轨道电路区段(特别是带有补偿电容和限波器的无绝缘轨道电路区段)、测试方法复杂、干扰行车作业、测试精度低等缺点，本发明将提出一种适用于所有轨道电路制式、测试方法简便、快速且精度高的地面测试方法。
本发明的目的可以通过以下措施来达到：
一种轨道电路一次参数高精度快速地面测试方法，
一.测试方法的具体实施步骤
(1)无补偿电容和限波器的轨道电路区段
在被测轨道电路区段任意选取一段间距为4l的线路，以该段线路的中点为原点O。测试步骤如下：
第一步，在原点处，通过测试夹具和测试线将测试用信号源和标准电阻Ro连接在两根钢轨之间；
第二步，在+l和-l处，通过测试夹具和短路线将两根钢轨短路；
第三步，打开信号源电源，向钢轨线路上发送频率为f、有效值为UAB1的正弦信号，然后用三块同样精度的选频电压表(中心频率为f)同时测量出信号源处三个点的电压有效值UAB1、UBC1和UAC1；
第四步，断开在+l和-l处的测试夹具和短路线，改为在+2l和-2l处通过测试夹具和短路线将两根钢轨短路；
第五步，信号源向钢轨线路上发送频率保持不变，继续为f；然后用三块同样精度的选频电压表(中心频率为f)同时测量出信号源处三个点的电压有效值UAB2、UBC2和UAC2；
第六步，并按模式1计算出该段线路的轨道电路一次参数zg &和rd；
(2)有限波器的轨道电路区段
移频18信息无绝缘轨道电路通常要在一段轨道电路的中间加装限波器，由于这类轨道电路长度较长，在进行一次参数测试时，可以在避开限波器的区段内选取一段间距为4l的线路，取适当的l值，重复(1)中的步骤；
(3)有补偿电容的轨道电路区段
UM71、WG-21A等无绝缘轨道电路需要在钢轨沿线等间距地设置补偿电容，通常的补偿间距为100米，在测试精度允许的情况下，可以取l值小于或25米，避开补偿电容，在相邻两个补偿电容之间选取一段间距为4l的线路，重复(1)中的步骤；
也可以取l值为50米，将原点设在轨道电路中间的某个补偿电容处，并断开该补偿电容，然后重复(1)中的步骤；
如果测试时不允许拆除补偿电容，同时补偿电容的阻抗值ZCC &又可以精确地测量出来，此时也可以按以下步骤进行一次参数测试：
⑥选取轨道电路中间相邻两个补偿电容的中点作为原点O，
⑦选取l值为50米，
⑧原点O附近的两个补偿电容值已经精确地测量出来，测量误差应小于±0.1％，
⑨重复(1)中的第一步～第五步，
⑩按模式2计算出该段线路的轨道电路一次参数zg &和rd；
二计算程序
执行步骤说明如下
第1步：设置参数l、Ro、RZ和ZCC &的初始值
参数l为被测轨道电路区段总长度的1/4，单位为Km；参数Ro为测试用信号源处连接的调整电阻，单位为Ω；参数RZ为测试用短路线的电阻(包含与钢轨的接触电阻)，单位为Ω；参数ZCC &为有补偿电容的轨道电路区段补偿电容的阻抗值(包含与钢轨的连接线)，单位为Ω；
第2步：读取测量值UAB1、UBC1和UAC1以及UAB2、UBC2和UAC2
UAB1为在+l和-l处将两根钢轨短路时，在A、B两端测得的电压有效值，单位是：V；UBC1为在+l和-l处将两根钢轨短路时，在C、B两端测得的电压有效值，单位是：V；UAC1为在+l和-l处将两根钢轨短路时，在A、C两端测得的电压有效值，单位是：V；UAB2为在+2l和-2l处将两根钢轨短路时，在A、B两端测得的电压有效值，单位是：V；UBC1为在+2l和-2l处将两根钢轨短路时，在C、B两端测得的电压有效值，单位是：V；UAC1为在+2l和-2l处将两根钢轨短路时，在A、C两端测得的电压有效值，单位是：V；
第3步：根据公式(1)计算中间变量T1 &
T1 &的单位为：Ω；
第4步：根据公式(2)计算中间变量T2 &
T2 &的单位为：Ω；
第5步：判断计算模式是模式1，还是模式2？如果是模式1，转为执行第6步；如果为模式2，则执行第7步；
第6步：根据公式(3)计算中间变量ZDX &
ZDX &的单位为：Ω；
第7步：根据公式(4)计算中间变量ZDX &
ZDX &的单位为：Ω；
第8步：根据公式(5)计算中间变量T3 &
T3 &的单位为：Ω；
第9步：根据公式(6)计算特征阻抗ZC &
ZC &为被测线路的特征阻抗，单位为：Ω；
第10步：根据公式(7)计算衰减常数γ&
γ&为被测线路的衰减常数，单位为：Km-1；
第11步：根据公式(8)计算钢轨阻抗zg &
zg &为被测线路的单位钢轨阻抗，单位为：Ω/Km；
第12步：根据公式(8)计算道碴漏泄电阻rd
rd为被测线路的单位道碴漏泄电阻，单位为：Ω·Km。
一种轨道电路一次参数高精度快速地面测试设备，
测试装置分为以下6个部分：
①电源部分
由电池、电源开关、电源变换构成，
电压基准的一路输出作为四路同步模数转换的基准源，另一路输出至限幅保护和差分输入端，
电源监视单元与系统总线相连；
②微处理器部分，构成如下：
为测试程序提供的数据空间的数据RAM，
用于存放程序代码的程序RAM，
为微处理器提供复位信号并包含看门狗电路的监督复位电路，
为微处理器提供系统时钟的晶振，
用于保证总线工作的稳定性和可靠性的总线驱动和缓冲；
③模拟量采集通道，构成如下：
实现对四路信号UAB、UAC、UBC和电压基准的同步采集，并将其转换为数字量，供微处理器处理的四路同步模数转换，
对被测信号进行隔离保护，同时由微处理器通过总线控制自动增益控制电路的隔离和增益控制，
对输入信号进行限幅，并通过差分输入电路，将A、B、C三路信号以及由电压基准输入的基准电压信号转换为共地的四路信号的限幅保护和差分输入；
④信号输出通道
采用数字频率合成技术，产生高纯度的正弦电压信号的数字频率合成；
实现信号的前置放大的前置放大，
实现信号的功率放大的功率放大器，输出信号线有三根，一根信号线作为A路信号反馈至模拟量采集通道的“限幅保护和差分输入”单元；另两根线连接至被测轨道电路区段中心点的两根钢轨处；
⑤外部存储器和实时时钟，构成如下：
用于存储测试数据的外部存储器，
用于确定测试时间的实时时钟芯片；
⑥人机接口部分，构成如下：
用于操作人员键入信息或控制命令的键盘，
用于显示测试信息的液晶。
本发明相比现有技术具有如下优点：
1.测试方法适用的轨道电路制式
测试方法适用于目前国内使用的各种类型的轨道电路，包括带有补偿电容或限波器的无绝缘轨道电路、电化区段轨道电路等。
2.测试方法的可用性
由于本测试方法在测试过程中不需要使用轨道电路开路条件，而采用短路的方法将轨道电路中的一段线路与该轨道电路的其他部分隔离开来，在线路中间自行发送信号完成测试。因此，在测试过程中，被测区段轨道电路可以维持在正常工作状态，不需要轨道电路发送器停止工作；同时，也不需要对轨道电路设备进行甩线和接线操作，测试方便、快捷。
测试方法仅需在轨道电路区段的4个点进行短路，分两次操作，即可由测试设备自动计算出该区段的一次参数，整个测试过程能够在5分钟之内结束。如果在测试之前，预先对轨道电路相关短路地点之间的距离进行标定并配备足够的测试人员，测试时间可缩短至2分钟之内。
附图说明
图1.轨道电路一次参数测试电路示意图；
图2.轨道电路一次参数测试第一步示意图；
图3.轨道电路一次参数测试第二步示意图；
图4.轨道电路一次参数测试第四步示意图；
图5.计算机程序流程图；
图6.有补偿电容轨道电路一次参数测试电路示意图；
图7.轨道电路一次参数测试设备原理图。
具体实施方式
1.测试方法的具体实施步骤
(1)无补偿电容和限波器的轨道电路区段
请参靠如图1轨道电路一次参数测试电路示意图，在被测轨道电路区段任意选取一段间距为4l的线路，以该段线路的中点为原点O。测试步骤如下：
第一步，请参靠图2轨道电路一次参数测试第一步示意图，在原点处，通过测试夹具J和测试线将测试用信号源和标准电阻Ro连接在两根钢轨之间；
第二步，请参靠图3轨道电路一次参数测试第二步示意图，在+l和-l处，通过测试夹具和短路线将两根钢轨短路；
第三步，打开信号源电源，向钢轨线路上发送频率为f、有效值为UAB1的正弦信号；然后用三块同样精度的选频电压表(中心频率为f)同时测量出信号源处三个点的电压有效值UAB1、UBC1和UAC1；
第四步，请参靠图4轨道电路一次参数测试第四步示意图，断开在+l和-l处的测试夹具和短路线，改为在+2l和-2l处通过测试夹具和短路线将两根钢轨短路；
第五步，信号源向钢轨线路上发送频率为保持不变，继续为f；然后用三块同样精度的选频电压表(中心频率为f)同时测量出信号源处三个点的电压有效值UAB2、UBC2和UAC2；
第六步，利用图5所示计算程序流程图，并按模式1计算出该段线路的轨道电路一次参数zg &和rd。
(2)有限波器的轨道电路区段
移频18信息无绝缘轨道电路通常要在一段轨道电路的中间加装限波器，由于这类轨道电路长度较长，在进行一次参数测试时，可以在避开限波器的区段内选取一段间距为4l的线路，取适当的l值，重复(1)中的步骤。
(3)有补偿电容的轨道电路区段
UM71、WG-21A等无绝缘轨道电路需要在钢轨沿线等间距地设置补偿电容，通常的补偿间距为100米，在测试精度允许的情况下，可以取l值小于或25米，避开补偿电容，在相邻两个补偿电容之间选取一段间距为4l的线路，重复(1)中的步骤。
为了提供测试精度，也可以取l值为50米，将原点设在轨道电路中间的某个补偿电容处，并断开该补偿电容，然后重复(1)中的步骤。
如果测试时不允许拆除补偿电容，同时补偿电容的阻抗值ZCC &又可以精确地测量出来，此时也可以按以下步骤进行一次参数测试：
①参靠图6有补偿电容轨道电路一次参数测试电路示意图，选取轨道电路中间相邻两个补偿电容的中点作为原点O；
②选取l值为50米；
③原点O附近的两个补偿电容值已经精确地测量出来，测量误差应小于±0.1％；
④重复(1)中的第一步～第五步；
⑤利用图5所示计算程序流程图，并按模式2计算出该段线路的轨道电路一次参数zg &和rd。
2.几点说明：
(1)测试夹具
测试夹具用于实现信号源与短路线与钢轨的低阻连接。通常采用螺栓将夹具与钢轨轨面紧紧地压接在一起，接触电阻应越小越好，通常应小于0.5mΩ。
(2)短路线
短路线用于将同一坐标点的两根钢轨直接短路。短路线应采用直径不小于40mm的多股铜芯电缆，短路线阻抗应小于0.5mΩ。
(3)信号源
信号源用于产生测试时所需的各种频率的正弦功率信号，输出频率范围为25～3000Hz，输出功率不小于30W(负载阻抗为4Ω时)，输出信号幅度稳定。为了便于现场使用，信号源应能够采用电池供电。
(4)选频电压表
选频电压表用于测量选定信号频率的电压有效值，频率选择范围为25～3000Hz，测量分辨率应小于0.1mV。
(5)参数值的选取
一般情况下，距离l的值应大于50米，且该值越大，测量精度越高。为提高测试效率和精度，可以预先在钢轨线路上精确地标出各测试点，距离定位误差应小于±0.5m，最好达到小于±0.1m。
信号源向钢轨线路上发送的信号为单频正弦信号，频率f的变化范围为25～3000Hz，一般情况下，取该段轨道电路实际传输的信号载频值。信号源输出信号的幅度应为5V左右(有效值)。
3.计算程序
请参靠图5计算机程序流程图计算程序，执行步骤说明如下
第1步：设置参数l、Ro、RZ和ZCC &的初始值
参数l为被测轨道电路区段总长度的1/4，单位为Km；参数Ro为测试用信号源处连接的调整电阻，单位为Ω；参数RZ为测试用短路线的电阻(包含与钢轨的接触电阻)，单位为Ω；参数ZCC &为有补偿电容的轨道电路区段补偿电容的阻抗值(包含与钢轨的连接线)，单位为Ω。
第2步：读取测量值UAB1、UBC1和UAC1以及UAB2、UBC2和UAC2
UAB1为在+l和-l处将两根钢轨短路时，在A、B两端测得的电压有效值，单位是：V；UBC1为在+l和-l处将两根钢轨短路时，在C、B两端测得的电压有效值，单位是：V；UAC1为在+l和-l处将两根钢轨短路时，在A、C两端测得的电压有效值，单位是：V；UAB2为在+2l和-2l处将两根钢轨短路时，在A、B两端测得的电压有效值，单位是：V；UBC1为在+2l和-2l处将两根钢轨短路时，在C、B两端测得的电压有效值，单位是：V；UAC1为在+2l和-2l处将两根钢轨短路时，在A、C两端测得的电压有效值，单位是：V。
第3步：根据公式(1)计算中间变量T1 &
T1 &的单位为：Ω。
第4步：根据公式(2)计算中间变量T2 &
T2 &的单位为：Ω。
第5步：判断计算模式是模式1，还是模式2？如果是模式1，转为执行第6步；如果为模式2，则执行第7步。
第6步：根据公式(3)计算中间变量ZDX &
ZDX &的单位为：Ω。
第7步：根据公式(4)计算中间变量ZDX &
ZDX &的单位为：Ω。
第8步：根据公式(5)计算中间变量T3 &
T3 &的单位为：Ω。
第9步：根据公式(6)计算特征阻抗ZC &
ZC &为被测线路的特征阻抗，单位为：Ω。
第10步：根据公式(7)计算衰减常数γ&
γ&为被测线路的衰减常数，单位为：Km-1。
第11步：根据公式(8)计算钢轨阻抗zg &
zg &为被测线路的单位钢轨阻抗，单位为：Ω/Km。
第12步：根据公式(8)计算道碴漏泄电阻rd
rd为被测线路的单位道碴漏泄电阻，单位为：Ω·Km。
请参靠图7轨道电路一次参数测试设备原理图，说明该测试设备的构成，该设备分别采用微处理器芯片和数字频率合成芯片为核心组成了电压测量和信号产生通道，通过微处理器内部的测试程序完成一次参数的测试，测试结果存储于外部大容量存储器中。
测试装置原理图分为以下6个部分：
①电源部分
测试装置采用高能电池供电，无需外接电源，方便现场使用。
“电池”为整个系统供电，采用高能电池；
“电源开关”控制电源的通断；
“电源变换”将电池的输出转换为+5V和±15V，为系统提供所需电源；
“电压基准”的一路输出作为“四路同步模数转换”的基准源，另一路输出至“限幅保护和差分输入”端，用于实现模拟量采集通道零点漂移校准功能。
“电源监视”单元与系统总线相连，用于监视电池能量的消耗情况。
②微处理器部分
“微处理器”为中央处理器，系统的核心处理和控制部件；
“数据RAM”为测试程序提供的数据空间；
“程序RAM”用于存放程序代码；
“监督复位电路”为微处理器提供复位信号，并包含“看门狗”电路；
“晶振”为微处理器提供系统时钟；
“总线驱动和缓冲”用于保证总线工作的稳定性和可靠性。
③模拟量采集通道
“四路同步模数转换”实现对四路信号UAB、UAC、UBC和电压基准的同步采集，并将其转换为数字量，供微处理器处理；
“隔离和增益控制”对被测信号进行隔离保护，同时由微处理器通过总线控制自动增益控制电路，以保证电压测量的精度；
“限幅保护和差分输入”对输入信号进行限幅，并通过差分输入电路，将A、B、C三路信号以及由“电压基准”输入的基准电压信号转换为共地的四路信号，其中A、B、C三路信号对应于图3中的A、B、C三个点。
④信号输出通道
信号输出通道用于产生测试所需的单频正弦信号。
“数字频率合成”单元采用数字频率合成技术，产生高纯度的正弦电压信号；
“前置放大”单元实现信号的前置放大；
“功率放大器”实现信号的功率放大，输出信号线有三根，一根信号线作为A路信号反馈至模拟量采集通道的“限幅保护和差分输入”单元；另两根线连接至被测轨道电路区段中心点的两根钢轨处。
⑤外部存储器和实时时钟
“外部存储器”用于存储测试数据；
“实时时钟芯片”用于确定测试时间。
⑥人机接口部分
人机接口部分为操作人员提供测试信息输入和测试过程控制的手段。
“键盘”用于操作人员键入信息或控制命令；
“液晶”用于显示测试信息。
使用该设备进行一次参数测试时的步骤如下：
①输入测试区段号、测试人员、测试时间信息，有默认选项；
②输入测试参数和要产生的信号参数，启动发送通道向轨道发送测试信号；
③测量在L处短路时的三个电压参数UAB1、UBC1和UAC1；
④测量在2L处短路时的三个电压参数UAB1、UBC1和UAC1；调用一次参数计算程序，求出二次参数和一次参数，显示并存储。
结合测试方法及其测试设备说明具体实施过程：
1.测试精度
本测试方法采用信号源自行发送测试用正弦信号，而不是基于轨道电路中传输的移频或交流计数信号进行测试，有利于提高测试精度；测试设备用电池供电，减小了电源噪声对测试精度的影响；测试过程仅需用选频电压表测量六次电压有效值，避开了相位测试；此外，还可以通过多次测量取平均值作为测量结果，以减小随机误差对测量结果的影响。
经过误差分析，采用本测试法进行一次参数测试时，测试结果的相对误差很容易达到小于5％。而采用三阻抗法时，要达到10％的测量精度也十分不容易。
2.测试过程的安全性
测试过程是在轨道电路短路的条件下进行的。根据轨道电路的工作原理，用短路线将轨道电路短路时，相当于本区段轨道电路已经被列车占用，后续列车不能再驶入该区段。因此，在测试过程中，测试人员的安全可以得到保证，不需要专门设置防护或了望人员。
3.误差分析
为了分析所提出测试方法的精度，采用MATLAB环境下的仿真程序对算法进行了验证。方法如下：设信号源发送信号电压为5V，发送端调整电阻为1Ω，信号频率取常用轨道电路制式中25～2600Hz中的几个点频率，道碴漏泄电阻值在0.1～100Ω·Km之间变化时，根据轨道电路理论，计算采用本测试法时的六个电压有效值UAB1、UBC1、UAC1、UAB2、UBC2和UAC2的真值，然后根据电压测量精度对这六个电压值进行舍入处理，并考虑各种可能引起测试误差的因素，反算出该轨道电路的一次参数值，计算相对误差值。
在进行误差分析时，考虑可能引起测试误差的因素有：
①电压有效值的测量误差。对于分辨率为1mv和0.1mv的测量误差进行了分析，要求测试设备的电压测量分辨率应达到0.1mV。
②短路线电阻Rz不为零引起的测试误差。对短路线电阻为0.01Ω和0.005Ω时进行了分析，并考虑了短路线电阻测量偏差为±0.0005Ω和±0.001Ω时对测试结果的影响。
③距离l测量误差。对距离测量误差为±0.5米和±0.2米的情形进行了分析。
④发送调整电阻Ro测量误差。对发送端调整电阻的测试误差为0.005Ω和0.001Ω的情形进行了分析。
根据误差分析，得出测试方法的适用条件是：
①对于载频为550～850Hz的移频轨道电路，当l取值为100米时，要达到在道碴漏泄电阻在0～5Ω.Km范围内测试误差小于5％的要求，短路线电阻应小于0.01Ω，电压分辨率为0.1mV，短路线电阻测量偏差小于±0.5mΩ，发送调整电阻测量偏差小于±5mΩ，距离测量偏差小于±0.5m。
②对于载频为25～75Hz的交流计数轨道电路，当l取值为300米时，要达到在道碴漏泄电阻在0～5Ω.Km范围内测试误差小于5％的要求，短路线电阻应小于0.01Ω，电压分辨率为0.1mV，短路线电阻测量偏差小于±0.1mΩ，发送调整电阻测量偏差小于±5mΩ，距离测量偏差小于±0.5m。
③对于载频为1700～2600Hz的UM71轨道电路，当l取值为25米时，要达到在道碴漏泄电阻在0～5Ω.Km范围内测试误差小于10％的要求，短路线电阻应小于0.01Ω，电压分辨率为0.1mV，短路线电阻测量偏差小于±0.1mΩ，发送调整电阻测量偏差小于±1mΩ，距离测量偏差小于±0.1m。
④对于载频为1700～2600Hz的UM71轨道电路，当拆除一个补偿电容，使得l取值为50米时，要达到在道碴漏泄电阻在0～5Ω.Km范围内测试误差小于5％的要求，短路线电阻应小于0.01Ω，电压分辨率为0.1mV，短路线电阻测量偏差小于±0.5mΩ，发送调整电阻测量偏差小于±5mΩ，距离测量偏差小于±0.1m。
⑤对于载频为1700～2600Hz的UM71轨道电路，在有补偿电容的情况下，l取值为50米时，要达到在道碴漏泄电阻在0～5Ω.Km范围内测试误差小于5％的要求，短路线电阻应小于0.01Ω，电压分辨率为0.1mV，短路线电阻测量偏差小于±0.5mΩ，发送调整电阻测量偏差小于±5mΩ，距离测量偏差小于±0.1m，补偿电容阻抗测量误差应小于±0.1％。
该测试方法及其测试设备为高精度、快速、可用于所有轨道电路制式的轨道电路一次参数地面测试。经过简单计算就能得到该段线路的钢轨阻抗和道碴漏泄阻抗值。该测试方法及其测试设备不仅方法简便实用、精度高、适用范围广，而且测试时无需进行现场甩、接线作业，对行车作业干扰很小。此外，测试过程本身是安全的，无需对测试人员采用额外的防护措施。测试方法是对传统一次参数测试方法的一个突破，为轨道电路的系统设计和维护工作提供了有效的测试手段。
Claims (1)
1.一种轨道电路一次参数高精度快速地面测试方法，其特征在于：
一.测试方法的具体实施步骤
(1)无补偿电容和限波器的轨道电路区段
在被测轨道电路区段任意选取一段间距为4l的线路，以该段线路的中点为原点O，测试步骤如下：
第一步，在原点处，通过测试夹具和测试线将测试用信号源和标准电阻Ro连接在两根钢轨之间；
第二步，在+l和-l处，通过测试夹具和短路线将两根钢轨短路；
第三步，打开信号源电源，向钢轨线路上发送频率为f、有效值为UAB1的正弦信号，然后用三块同样精度的中心频率为f的选频电压表同时测量出信号源处三个点的电压有效值UAB1、UBC1和UAC1；
第四步，断开在+l和-l处的测试夹具和短路线，改为在+2l和-2l处通过测试夹具和短路线将两根钢轨短路；
第五步，信号源向钢轨线路上发送频率保持不变，继续为f；然后用三块同样精度的中心频率为f的选频电压表同时测量出信号源处三个点的电压有效值UAB2、UBC2和UAC2；
第六步，并按模式1计算出该段线路的轨道电路一次参数&g和rd；
(2)有限波器的轨道电路区段
移频18信息无绝缘轨道电路通常要在一段轨道电路的中间加装限波器，由于这类轨道电路长度较长，在进行一次参数测试时，可以在避开限波器的区段内选取一段间距为4l的线路，取适当的l值，重复(1)中的步骤；
(3)有补偿电容的轨道电路区段
UM71、WG-21A无绝缘轨道电路需要在钢轨沿线等间距地设置补偿电容，通常的补偿间距为100米，在测试精度允许的情况下，可以取l值小于或等于25米，避开补偿电容，在相邻两个补偿电容之间选取一段间距为4l的线路，重复(1)中的步骤；
也可以取l值为50米，将原点设在轨道电路中间的某个补偿电容处，并断开该补偿电容，然后重复(1)中的步骤；
如果测试时不允许拆除补偿电容，同时补偿电容的阻抗值Z&CC又可以精确地测量出来，此时也可以按以下步骤进行一次参数测试：
①选取轨道电路中间相邻两个补偿电容的中点作为原点O，
②选取l值为50米，
③原点O附近的两个补偿电容值已经精确地测量出来，测量误差应小于±0.1％，
④重复(1)中的第一步～第五步，
⑤按模式2计算出该段线路的轨道电路一次参数z&g和rd；
二计算步骤
执行步骤说明如下
第1步：设置参数l、Ro、RZ和Z&CC的初始值
参数l为被测轨道电路区段总长度的1/4，单位为Km；参数Ro为测试用信号源处连接的调整电阻，单位为Ω；参数RZ为测试用短路线的电阻，其中包含与钢轨的接触电阻，单位为Ω；参数Z&CC为有补偿电容的轨道电路区段补偿电容的阻抗值，其中包含与钢轨的连接线的补偿电容阻抗值，单位为Ω；
第2步：读取测量值UAB1、UBC1和UAC1以及UAB2、UBC2和UAC2
UAB1为在+l和-l处将两根钢轨短路时，在A、B两端测得的电压有效值，单位是：V；UBC1为在+l和-l处将两根钢轨短路时，在C、B两端测得的电压有效值，单位是：V；UAC1为在+l和-l处将两根钢轨短路时，在A、C两端测得的电压有效值，单位是：V；UAB2为在+2l和-2l处将两根钢轨短路时，在A、B两端测得的电压有效值，单位是：V；UBC1为在+2l和-2l处将两根钢轨短路时，在C、B两端测得的电压有效值，单位是：V；UAC1为在+2l和-2l处将两根钢轨短路时，在A、C两端测得的电压有效值，单位是：V；
第3步：根据公式(1)计算中间变量T& 1
T& 1的单位为：Ω；
第4步：根据公式(2)计算中间变量T& 2
T& 2的单位为：Ω；
第5步：判断计算模式是模式1，还是模式2？如果是模式1，转为执行第6步；如果为模式2，则执行第7步；
第6步：根据公式(3)计算中间变量Z& DX
Z& DC的单位为：Ω；
第7步：根据公式(4)计算中间变量Z& DX
Z& DX的单位为：Ω；
第8步：根据公式(5)计算中间变量T& 3
T& 3的单位为：Ω；
第9步：根据公式(6)计算特征阻抗Z& C
Z& C为被测线路的特征阻抗，单位为：Ω；
第10步：根据公式(7)计算衰减常数r&
r&为被测线路的衰减常数，单位为：Km-1；
第11步：根据公式(8)计算钢轨阻抗z& g
z& g为被测线路的单位钢轨阻抗，单位为：Ω/Km；
第12步：根据公式(8)计算道碴漏泄电阻rd
rd为被测线路的单位道碴漏泄电阻，单位为：Ω·Km。
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