常麗

引言：介紹適合現(xiàn)場使用的通用式軌道電路測試儀的工作原理，功能特點和技術指標，經(jīng)過實際應用，效果良好。

軌道電路以一段鐵路線路的鋼軌為導體構成的電路，用于自動、連續(xù)檢測這段線路是否被機車車輛占用，也用于控制信號裝置或轉轍裝置，以保證行車安全的設備。整個軌道系統(tǒng)路網(wǎng)依適當距離區(qū)分成許多閉塞區(qū)間，各閉塞區(qū)間以軌道絕緣接頭區(qū)隔，形成一獨立軌道電路，各區(qū)間的起始點皆設有號志機（色燈式號志），當列車進入閉塞區(qū)間后，軌道電路立即反應，并傳達本區(qū)間已有列車通行，禁止其他列車進入的訊息至號志機，此時位于區(qū)間入口的號志機，立即顯示險阻禁行的信息。

隨著列車的提速，一批先進的技術裝備陸續(xù)投入使用。目前電務部門雖然裝備了一些現(xiàn)場測試儀表，但供一線信號工人使用的功能齊全、使用方便、操作簡單、顯示直觀、價格便宜的維修測試儀表還很缺乏。為此，研發(fā)了通用式軌道電路測試儀。

一、測試儀工作原理

在儀表輸入端口設計了比較完善的保護電路，過載能力強。在規(guī)定的極限值內(nèi)，可防止因誤操作損壞表內(nèi)元器件。過流保護采用高速電子開關電路，當輸入電流超過極限值時，可在安全時間內(nèi)將輸入電路切斷；過壓保護采用雙向限幅電路，實現(xiàn)電壓超限保護功能。系統(tǒng)結構見下圖：

量程自動轉換是由高速單片機（CPU）程序控制的，可使儀表操作簡化，有效地避免過載，并且使儀表處于最佳量程，有助于提高測量的準確度與分辨率。其電路原理是：利用超量程（或低或高）信號來控制一個雙向移位寄存器右移（升量程）或左移（降量程），單片機通過對超量程信號的計算比較，指示移位寄存器移位至適當量程位置；移位寄存器的輸出信號再經(jīng)過異或門譯碼，擴展成量程控制信號，最后通過達林頓驅動器驅動微型繼電器，變換量程擋位并切換小數(shù)點位置，以達到不同量程的精度要求。

二、測試儀功能

1.移頻、交流計數(shù)制式和交流連續(xù)式軌道電路以及單獨頻率的全部測試功能。

2.直流電壓幅值的測量功能。

3.自動切換最佳量程擋位的功能。

4.測量端口保護功能，防止由于人為擋位選擇不當，造成儀器損壞或錯誤讀值。

5.屏幕保持和背光照明功能。

6.測試結果記憶功能。

7.充電、電量和欠壓指示及過放電自動關機功能。

8.在無充電條件時，可使用備有專用微型手搖發(fā)電機供儀器測量。

9.軌道電路一次參數(shù)測量及自動計算功能。

10.數(shù)據(jù)保存，并傳送給上位機存儲和分析。

11.備有專用感應試探頭（無源），可以定性測量顯示各種信號電流或頻率（主要用于軌道電路的測試），方便故障測試查找。

12.軌道電路特性測試時，當測量UM71，18信息、8信息移頻信號時，對50Hz電力干擾進行濾波。

13.可顯示信號電碼碼型圖，并計算出電碼及碼間隔時間。

三、測試儀特點

1.濾波器采用目前在國內(nèi)處于領先水平的程控濾波器。它與傳統(tǒng)的LC、RC濾波器相比，性能穩(wěn)定，可在程序中任意指定濾波帶寬，或根據(jù)測試項目及擋位的不同，由單片機控制高速改變形成帶阻式或帶通式濾波器，使得一個濾波器就有了多個傳統(tǒng)LC、RC濾波器的功能，整機結構小巧，其單頻點濾波效果甚至可以接近D函數(shù)頻譜效果。

2.由于在硬件上采用單片機控制、在軟件中采用線性參數(shù)修正技術，使得頻率測量范圍較寬（5～3000Hz），完全覆蓋了信號設備所使用的頻率。而且儀器的測量精度基本不受硬件的限制，其測量誤差完全可用軟件技術加以修正。

3.在編制計算單個算術函數(shù)的匯編程序時，采用特殊程序編程運算方法，提高了計算速度，從而解決了利用單片機進行復雜函數(shù)運算速度慢的問題。

4.充電適配電路應用較先進的超寬適配器，對于充電電源的要求極低，90～230V的交、直流電源均可對其充電（對于直流電源無正負要求）。在無任何電源的場所，本機還配有手搖發(fā)電機維持其工作。

5.微型手搖發(fā)電機輸出的交流電壓最高可達230V，其轉子磁鐵采用磁通量極高的新型磁性材料制作，手搖轉速比為1/3。

6.在開機的瞬間由CPU控制，自動對機器進行清零復位、溫度補償修正及整機狀態(tài)校驗。因此，只需等候1～2s（等待其自動進入測試界面），即可進行各種測試操作。

7.儀表在結構設計方面充分考慮了在現(xiàn)場使用時的防震、防雨問題，整機裝在專用背包內(nèi)。機殼由1mm鐵板制成，防止外力磕碰變形，損壞機心；機內(nèi)采用框架式結構固定、安裝印制板，使機心成為一體結構，加強其抗震性能。由于機殼采用了整體套裝形式安裝，面板整體貼膜，因此除直接在水中浸泡外，可以防護一般的雨雪。

四、測試儀主要技術條件及指標

1. 外觀

外形尺寸：6mm×143mm×145mm

整機重量：115kg（不含外插電流鉗、測試筆、手搖發(fā)電機等）

主機專用背包可將外插電流鉗、測試筆等裝于其內(nèi)，便于外出攜帶。

2. 使用條件

1）環(huán)境溫度：-15～50℃

2）環(huán)境濕度：不大于85%（可防一般小雨、雪，不防水中浸泡）

3）適用范圍：適用于軌道電路及其他信號設備的維修測量，嚴禁用動力電測量

4）工作環(huán)境：周圍無腐蝕物和能引起爆炸危險的有害氣體，大氣壓強7418～10616kPa

3. 電氣性能

1）內(nèi)置鋰電池容量：4A·h

2）整機工作電流：300mA

3）輸入阻抗：≥500kΩ

4）信號電壓測量范圍：0～250V

5）信號電流測量范圍：0～20A

6）信號頻率測量范圍：5～3000Hz

7）測量靈敏度：≤40mV

8）顯示分辨率：4位半

9）充電電源：90～230V交、直流電源均可通用式軌道電路測試儀經(jīng)過半年多的現(xiàn)場使用試驗，已于2002年11月21日通過了北京鐵路局科技成果鑒定。

參考文獻

[1] 陳習蓮.UM71在京鄭線的應用.北京：中國鐵路通信信號集團公司研究設計院，1997，第1、3、5章.

[2] 吳紀元，朱甫正，黃洵石.軌道電路維修[M].第1版.北京：中國鐵道出版社，1984： 313～335，372～377.

（作者單位：天津鐵路電務段）