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UM71轨道电路补偿电容在线测试系统的实现

导读: 近年来,无绝缘轨道电路市场发展迅速。本文针对UM71轨道电路的特点,提出了一种在线测试其补偿电容的方法.并基于单片机设计了一个补偿电容在线测试系统,在现场测试中取得了较好的效果,有一定的实用价值.

  近年来,无绝缘轨道电路市场发展迅速。经过近几年的快速发展,世界无绝缘轨道电路行业已经形成一定的产业规模,相关无绝缘轨道电路产业也日渐完善,但是国内无绝缘轨道电路市场还远未成熟,同发达的欧美国家相比,无论市场规模、产品档次、品种规格、消费水平等方面都还有相当大的差距。随着市场经济的发展,无绝缘轨道电路技术水平、产品质量的提高,应用领域的不断扩展,我国的无绝缘轨道电路将会有巨大的市场需求和发展空间。

  无绝缘轨道电路(jointless track circuit)两相邻轨道电路间不用机械钢轨绝缘的轨道电路。该轨道电路如何区分相邻轨道电路区段,一般有2种方法:利用轨道电路的阻抗和道床漏泄电阻的自然衰耗,以不同的频率对相邻轨道电路进行隔离,称为自然衰耗隔离式无绝缘轨道电路;在相邻轨道电路之间采用电容和一部分钢轨的电感构成谐振回路和采用不同频率对相邻轨道电路进行电气隔离,称为电气隔离式,或称谐振式无绝缘轨道电路。

 

  

 

  UM71轨道电路是一种移频轨道电路,它的正常工作状态关系到列车运行的安全。为了保证该电路系统工作正常,列车电务段工作人员必须经常沿铁轨检测轨道电路运行参数。其中非常重要的一项参数便是两轨间的并接补偿电容,而对该补偿电容的测量到目前为止还没有一种有效的手段。原始的测量方法是静态测试,即必须从铁轨中打下电容,使之脱离该轨道电路,再用普遍电容表来测试。该方法笨拙,费时费力,增加了工作人员的劳动复杂度。而且由于打下电容,减少了轨道电路信号的传输距离,对列车行车安全造成威胁。基于此,本文提出一种在线测试方法,十分方便快捷,对电务段工作人员也是一种解放。

 

  1 UM71系统概述

 

  1.1 UM71系统构成

  UM71系统由设于室内的发送器、接收器和轨道继电器以及通过ZCO3电缆连接的置于钢轨旁的空心线圈、调谐单元、匹配变压器和补偿电容等组成。如图1所示。

 

  

 

  1.2 UM71系统的电路特点

  列车行车过程中,为了传送信号需要,UM71系统选用了四个较高的载频信号:1700Hz、2000Hz、2300Hz和2600Hz信号。其中,下行线采用1700Hz、2300Hz信号交替配置;上行线采用2000Hz、2600Hz信号交替配置。为满足列车速度控制等多信息需要,UM71轨道电路共有从10.3Hz开始按1.1Hz等差递增至29Hz的18种低频信息。其频偏Af为11Hz,故UM71轨道电路轨面上传送的移频信号由载频fo、频偏Af和低频调制信号Fc三者构成。如某区段载频fo为2000Hz、低频调制信号Fc为16.9Hz,则轨面移频信号在(fo-Af)即1989Hz和(fo+Af)即2011Hz之间,每秒周期移动16.9次。 1.3 UM71系统中补偿电容的作用 由图1可知,这种轨道电路每间隔100m在两轨间并接一个电容器,一般为33μF,称为补偿电容。补偿电容是UM71轨道电路的重要组成部分,它的作用是改善轨道电路在调整状态和分流状态的传输特性,延长轨道电路的传输距离,确保钢轨中有足够稳定的信号电流经钢轨向机车发送信息。然而由于易受温度、湿度以及人为因素的影响,会产生电容电特性参数漂移或接触不良现象,导致补偿电容的老化、失效或丢失,最终影响铁路信号的正确传输。

 

  

 

  因此,如何方便有效地对补偿电容进行正确的测试检查便显得非常重要。

 

  2 补偿电容在线测试系统设计

 

  根据UM71系统的特点,可以采用如下方法,即施加一个频率高于其本身所传言信号频率的下弦测试信号(以下简称测试信号)于补偿电容两端,然后使电容两端频率信号经过滤波电路,滤除其本身的低频信号,这样滤波电路出来的就是人为施加的测试信号;再经过整流电路,得到该测试信号的直流量;最后用A/D转换器采样,不同的电容值所反应出来的变化了测试信号不同,从而确定补偿电容的值。系统框图如图2所示。

 

  

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