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54功能性能优化轨道电路室外设备测试装置优化研究范思阳1，李炳杰1，刘德州2（1北京铁路信号有限公司，北京 102613；2中国船舶集团有限公司系统工程研究院，北京 100048）摘要：目前，用于轨道电路室外设备的测试装置种类繁多、部分测试装置年份较长，经常出现故障，极大地影响了生产效率。基于实际生产、测试中遇到的一些问题，提出了一种针对轨道电路室外设备的集成优化测试装置，可以将多种产品的测试功能，简化集成在一个装置中，通过简单、可视化的操作，完成对轨道电路 11 种室外设备的测试工作。本装置测试结果经第三方机构计量认证后，与原测试数据对比，证实了该装置数据测量的准确性。本优化装置不仅使测试变得方便快捷，更节省了测试时间与测试成本，提高了生产效率。关键词：室外设备；测试装置；改进优化中图分类号：U284.2 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)Z1-0054-04Research on Optimization of Test Device for Track Circuit Outdoor EquipmentAbstract:At present,there are many types of test devices available for outdoor products of track circuits.However,some of these test devices are old and frequently experience breakdowns,which greatly aff ect the production effi ciency.Based on some problems encountered in actual production and testing,this paper presents an optimized device for testing outdoor products of track circuits.The test contents of several diff erent products are simplifi ed and integrated into one device.Through simple and visual operations,the tests for 11 types of outdoor equipment of track circuits are completed.The accuracy of the devices data measurement is verifi ed by comparing the data with manual test data and third-party measurement verifi cation.The optimized device not only makes the tests convenient and fast,but also saves the test time and costs,and improves the production effi ciency.Keywords:outdoor equipment;test device;improvement and optimization DOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2023.Z1.0131概述轨道电路是高铁信号系统的重要组成部分，因运用环境的特殊性，大部分室外设备具有不可监测、不易更换、不可维修的特点1。室外设备主要包括调谐匹配单元、空心线圈、机械绝缘节空心线圈、站内防雷匹配变压器、补偿电容、可带适配器的扼流变压器和适配器等2。在生产制造和设备检修过程中，常需要对这些设备进行检测。针对生产测试中遇到的问题，本文对调谐匹配单元、空心线圈、机械绝缘节空心线圈、站内防雷匹配变压器四部分共 11 种室外设备测试装置进行铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月（2023）京新出刊增准字第（295）号55功能性能优化了优化。此优化装置不仅使测试变得方便快捷，更节省了测试时间与测试成本，提高了生产效率。2现有室外设备检测方法现有室外设备的测试装置均是单独开发且种类繁多，相互之间硬件无法共用，数据无法共享，已经不能满足产品批量测试的发展需求。因大部分室外设备都是由电感、电容、电阻、变压器等电气元件组成，所以，这些设备的测试内容主要包括阻抗测量、电压测量、电流测量、接点测量和温度测量等3，具体的测试方法如下。2.1调谐单元和AB电感检测如图 1 所示，调谐匹配单元由调谐单元、匹配单元和电感组成。设备出厂时，A、B 间使用铜引接片连接。该调谐匹配单元用于机械绝缘节处时，须拆除 A、B 间铜引接片；用于电气绝缘节处时，须保持 A、B 间的铜引接片连接4。调谐单元的测试是由法国 STA-200、STA-300 设备通过与 0.1 标准电阻对比的方法，测量 V2、V3 两点间的电抗，完成调谐单元的极阻抗和零阻抗的检测。AB电感是 ZPW-2000A 型轨道电路特有的参数，STA-200、STA-300 设备无法对其进行测试，目前主要由TD1250 频响分析仪、功率放大器及相应的测试工装完成其实部与虚部的检测。图调谐匹配单元原理匹配单元V VE E 调谐单元电感U接线端子 U 接线端子V AB由上文可知，调谐单元和 AB 电感的检测至少需要 4 种测试装置，且 STA-200、STA-300 设备较为陈旧，每组数据的测试时间较长，功率放大器的放大倍数有限，且不可调节，已经不满足大批量、高效率的测试要求。2.2匹配单元检测匹配单元分为站内防雷匹配变压器和防雷匹配变压器，两者测试原理相同。仅以站内防雷匹配变压器为例，说明测试方法，如图 2 所示。图站内防雷匹配变压器原理调整端子E V V E 雷电防护单元该匹配单元中匹配变压器变比可调，根据站内道岔布置和载频信号的频率，依据调整表进行设置5。V1、V2 连接轨道侧，E1、E2 连接电缆。匹配单元的变压器变比多为 1:9、1:12 和 1:13.5。匹配单元的测量由信号发生器、功率放大器及相应的测试工装完成，分别测量 40 Hz 和 2 000 Hz（1:9、1:13.5）/2 600 Hz（1:12）时，电缆侧的电压值。与调谐单元测试遇到的问题类似，功率放大器放大倍数有限，且不可调节。测试工装体积庞大，携带不变，已经不满足高效率生产、测试的需求。2.3空心线圈和机械绝缘节空心线圈检测空心线圈和机械绝缘节空心线圈的测量方法相似，都等同于一段电感的测量。将频响分析仪设置为固定的输出频率，空心线圈为 1 592 Hz，机械绝缘节空心线圈根据设备类型，选择相应的测试频率，可为 1 700 Hz、2 000 Hz、2 300 Hz、2 600 Hz 和 1 592 Hz。调整频响分析仪的输出电压，使通过 0.1 无感标准电阻上的电流符合2 A0.5 A；读取频响分析仪显示的实部、虚部折范思阳，李炳杰，刘德州：轨道电路室外设备测试装置优化研究56功能性能优化算出电感、电阻值6。3ME8500优化装置由现有的测试方法可知，轨道电路调谐匹配单元、空心线圈、机械绝缘节空心线圈、站内防雷匹配变压器的测试，可以归结为归零阻抗、极阻抗、匹配单元、AB 电感及阻抗的测试。结合实际生产测试需求，本文设计了一套室外设备测试的优化装置，由麦科信公司生产，型号为 ME8500，可测试的产品明细如表 1 所示。表1ME8500可测调试产品明细序号产品名称产品型号1调谐匹配单元ZPW PT/PT2-1700/2000/2300/26002调谐单元ZPW T-1700/2000/2300/26003防雷匹配变压器ZPW BPL4站内防雷匹配变压器ZPW BPLN5空心线圈ZPWXK6大电流空心线圈ZPWXKD7机械绝缘节空心线圈Z P W X KJ-1 7 0 0/2 0 0 0/2300/26008大电流机械绝缘节空心线圈ZPW XKJD-1700/2000/2300/26009有砟补偿调谐单元有砟 ZPW TB-1700/2000/2300/260010无砟补偿调谐单元无砟 ZPW TB-1700/2000/2300/26003.1设备组成ME8500 轨旁传输设备测试装置包含设备明细如表 2 所示。表2ME8500包含设备明细序号设备名称数量1测试装置主机12测试接口工装134 芯直通线缆146 芯直通线缆154 芯鳄鱼夹线缆165 芯开尔文夹线缆17负载切换遥控盒18电源线19USB 数据线110计算机1各设备连接方式如图 3 所示。图ME轨旁传输设备测试装置各设备连接示意鳄鱼夹USB数据计算机芯线芯线开尔文夹主机接口工装负载切换遥控盒切换按钮3.2测试方法测试软件分为 3 个界面：分别为主页面如图 4所示、测试信息填写页面如图 5 所示和测试页面如图 6 所示。图ME测试软件主页面主页面用来选择测试产品的型号和模式，可供选择的产品型号有 11 种（PT 和 PT2 测试方法完全相同），模式有两种，分别为：T-测试模式和 D-调试模式，针对不同的需求，进行出厂测试和调试检修。其中，测试部分还包括历史记录，可以查看以往的测试记录，避免了数据丢失的风险。测试信息填写页面包含产品信息、测试项目和测试信息 3 个部分。其中，产品信息包含产品编号、版本号、测试频率和性能指标等功能。测试项目即归纳的 4 种测试类型：匹配变压器测试、调谐阻抗铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月57功能性能优化测试、AB 电感测试和绝缘耐压测试，这 4 种测试类型，既可以单选，又可以多选，可以从不同角度，不同维度，对室外设备进行测试，提高了测试效率，满足了不同产品的测试需求。测试信息除了温度、湿度等环境要求，还增加了测试主机编号、工单号、部门、测试人及备注信息等便捷生产的要素，让测试追溯变得有迹可循。按图 3 所示连接各设备，选择需要测试的设备并填写对应信息，点击设备上的“开始测试”按钮，按软件提示开始测试。如图 6 所示，即为调谐单元的测试页面。测试完成后，测试报告以 PDF 格式存储于电脑指定位置，也可以转化成 EXCEL 格式，接入 MES，方便生产管理。需要说明的是，测试BPLN 时，“切换按钮”处于按下状态，测试其他设备时，该按钮处于提起状态。4ME8500装置准确性验证以测试调谐单元为例，将 ME8500 装置测试数据与原手动测量工装数据进行对比，结果如表 3 所示。表3ME8500与手动测量数据对比序号设备名称1250+功放ME8500差值百分比/%测试项测试值测试项测试值1ZPW-T-1700极阻抗实部/m15.72极阻抗实部/m15.730.010.06虚部/m-364.22虚部/m-365.02-0.800.22零阻抗实部/m16.22零阻抗实部/m16.16-0.06-0.37虚部/m-42.34虚部/m-41.970.37-0.872ZPW-T-2000极阻抗实部/m22.92极阻抗实部/m22.77-0.15-0.65虚部/m-423.01虚部/m-425.43-2.420.57零阻抗实部/m23.01零阻抗实部/m22.84-0.17-0.74虚部/m-47.24虚部/m-48.30-1.062.243ZPW-T-2300极阻抗实部/m33.94极阻抗实部/m33.88-0.06-0.18虚部/m-482.27虚部/m-483.39-1.120.23零阻抗实部/m19.47零阻抗实部/m19.39-0.08-0.41虚部/m-30.23虚部/m-30.110.12-0.404ZPW-T-2600极阻抗实部/m43.99极阻抗实部/m43.68-0.31-0.70虚部/m-539.37虚部/m-540.35-0.980.18零阻抗实部/m22.56零阻抗实部/m22.40-0.16-0.71虚部/m-37.18虚部/m-36.570.61-1.64图ME测试信息填写页面图ME调谐单元测试页面（下转 104页）范思阳，李炳杰，刘德州：轨道电路室外设备测试装置优化研究104可靠性研究闭塞系统 M.北京：中国铁道出版社，2013.3 杨轶轩.高速铁路区间轨道电路调谐区断轨检查纳入控制系统研究 D.石家庄：石家庄铁道大学，2018.4 李文涛，杨轶轩，阳晋.高速铁路轨道电路技术创新与实践 J.铁路通信信号工程技术，2019，16（Z1）：1-5.5 焦名，秦源.ZPW-2000A 小轨道状态纳入列控中心防护方案 J.铁路通信信号工程技术，2017，14（4）：4.6 束展逸.ZPW-2000A 轨道电路对调谐区故障防护能力的研究 D.兰州：兰州交通大学，2023.7 孟阔，王天友.西成客专轨道电路小轨出电压波动分析及处理 J.铁路通信信号工程技术，2021，18（Z1）：82-85.8 刘国鹏.ZPW-2000A 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J.铁路通信信号工程技术，2021，18（Z1）：122-126.（收稿日期：2023-05-01）（修回日期：2023-06-09）*铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月