25Hz相敏轨道电路参数在线监测系统

张富春 杨彦萌

25Hz相敏轨道电路是铁路信号的基础设备，也是当前铁路信号设备维护的重点和难点。而既有信号微机监测系统监测重点是室内电气参数，实际上轨道电路室外设备受外界因素影响更大，故障更多，分布范围更广，在恶劣天气、夜间、“天窗”点外，监测分析和处理故障更不方便。为此，郑州铁路局科委立项研究 “25Hz相敏轨道电路参数在线监测系统”，实现实时在线监测25Hz相敏轨道电路接收电压、相位角、扼流变压器各线圈牵引电流、不平衡电流等。

1 监测系统构成

25Hz相敏轨道电路参数在线监测系统，由室内监测设备和室外监测设备二大部分组成，如图1所示。

图1 25Hz相敏轨道电路参数监测系统结构图

室内监测设备包括防护盒检测单元、智能轨道测试盘和液晶显示单元，监测25Hz相敏轨道电路接收电压和相位角。

室外监测设备包括扼流变压器检测单元，监测扼流变压器各线圈牵引电流和不平衡电流。

2 监测系统主要技术参数

2．1 防护盒检测单元／智能轨道测试盘

监测内容：轨道接收电压、相位角

监测点：HF4－25防护盒端子／轨道组合侧面端子

监测量程：电压0～40V；相位角0～360°

测试方式：实时在线测试

监测精度：电压±1%；相位角±1%

采样速率：250ms

2．2 扼流变压器检测单元

监测内容：扼流变压器各线圈牵引电流、不平衡电流

监测点：扼流变压器箱

监测量程：电流0～500A

监测精度：电流±2%

测试方式：实时在线测试

采样速率：250ms

3 系统监测原理

3．1 室内监测设备原理

系统室内监测设备原理图如图2所示。防护盒检测单元与被监测防护盒 （HF4－25）采用物理隔离电气连接方式，即采用高阻隔离和电压互感器隔离连接。首先通过带通滤波器滤除25Hz以外的谐波频率或干扰成分，经过信号放大调理、AD转换，再由DSP进行交流采样，计算出25Hz信号电压的有效值。同时监测比较轨道电压和局部电压的相位，准确计算出轨道电压和局部电压的相位差，实时获取25Hz相敏轨道电路接收电压和相位角参数。

图2 轨道电路室内监测原理框图

3．2 室外监测设备原理

系统室外监测设备原理框图见图3。扼流变压器检测单元与扼流变压器采用互感器连接方式，该连接方式与既有设备不进行电气连接。在列车通过时，互感器模块实时采集扼流变压器2个线圈的牵引电流，同时分析、计算出该扼流变压器所在区段的不平衡电流率，实现了在列车通过时实时准确监测轨道电路区段不平衡电流，对轨道电路电气参数起到分析预防的重要作用。

系统监测数据通过总线形式传递给室内液晶显示单元集中显示，显示单元具有显示、校准和告警一体化功能，监测参数异常时及时发出声响告警。

图3 轨道电路室外监测原理框图

3．3 数据监测记录查询

室内智能轨道测试盘和液晶显示单元可提供实时、人性化的显示界面，便于维护人员在室内实时快捷查询轨道电路电气参数，简化操作和查询步骤，达到快速高效维护的目的。在室内显示单元中设置可插拔存储器，可对扼流变压器监测数据进行存储，便于回溯和分析。系统每个监测采集点均是一个独立的采集系统，也是一个总线通信节点，通过总线连接可对监测板进行自检验，实现板卡故障自诊断功能。

4 系统特点

1．系统可靠性与抗干扰性能高。系统室外设备采集与被采集间没有电气连接；系统室内设备采集与被采集间、输入与输出间采用变压器隔离器件，隔离电压标准达到2500V，确保系统内部器件故障时不反向传递到输入端，符合信号系统 “故障－安全”的原则。系统传输总线采用EMC容错和保护技术，数据传输安全可靠。

2．系统监测精度高。为了保证有较高的监测精度，设置带通滤波器滤除25Hz以外的谐波频率或干扰成分，采用数字滤波技术将干扰信号衰减到最小，可有效的滤除各种干扰信号，从而使有效信号的测试精度更高、效果更好。

3．系统监测参数显示。智能轨道测试盘和液晶显示单元对轨道接收电压和相位角实时监测和显示，监测数据实时、准确、可靠。

4．系统室外参数监测安全便捷。既有信号集中监测系统不能监测扼流变压器线圈电流和不平衡电流，如需测试时，需要在列车通过时3个人同时用3块仪表分别测试扼流变压器2个线圈电流和不平衡电流，这种测试方法既不安全也不准确。而在线监测系统可实时在线监测扼流变压器两线圈电流和不平衡电流，完善了不平衡电流测量手段。该系统还具有施工安装方便、具备总线接口等特点，可实现采集数据的存储和共享，为25Hz相敏轨道电路的状态修提供可靠依据。

该系统由郑州铁路局和郑州路宏铁路器材有限公司共同研究试验，于2013年6月～2014年5月分别在郑州和洛阳电务段安装试验，运用效果良好，2014年6月通过郑州铁路局科委组织的技术评审。

［1］ 中华人民共和国铁道部．铁运［2008］142号 ．铁路信号维护规则技术标准（修订版）［S］．北京：中国铁道出版社，2006．

［2］ 中华人民共和国铁道部．铁运［2006］26号 ．铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见［S］．2006．

［3］ 中华人民共和国．GB／T 24338．5 2009．轨道交通 电磁兼容 第4部分信号和通信设备的发射与抗扰［S］．2009．

［4］ 中华人民共和国铁道部．TB／T 3074－2003．铁道信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件［S］．2003．