[發(fā)明專利]基于虛擬儀器的軌道電路抗?fàn)恳娏鞲蓴_測(cè)試裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510058658.2
• 申請(qǐng)日: 2015-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN104714127B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊世武;田建兆;崔勇;陳海康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)鐵路總公司
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 李鴻華

1.基于虛擬儀器的軌道電路抗?fàn)恳娏鞲蓴_測(cè)試裝置，其特征在于：包括PC機(jī)(1)、PXI多功能采集卡(2)、PXI機(jī)箱(3)、功放(4)、模擬鋼軌I(5-1)、模擬鋼軌II(5-2)、鋼軌I電流傳感器(6-1)、鋼軌II電流傳感器(6-2)、鋼軌I(7-1)、鋼軌II(7-2)、發(fā)送端耦合裝置(8)、接收端耦合裝置(9)、軌道繼電器接點(diǎn)電路(12)、發(fā)送設(shè)備(10)和接收設(shè)備(11)，所述的構(gòu)成該裝置的器件之間的連接為：

PXI多功能采集卡(2)安裝在PXI機(jī)箱(3)槽內(nèi)，其模擬輸出AO0、GND端口分別與功放(4)輸入IN0、IN1端口連接，功放(4)輸出OUT0、OUT1端口分別與發(fā)送端耦合裝置(8)、接收端耦合裝置(9)中點(diǎn)連接；

鋼軌I電流傳感器(6-1)安裝在模擬鋼軌I(5-1)的一端，模擬鋼軌I(5-1)的一端與鋼軌I(7-1)的一端連接；鋼軌II電流傳感器(6-2)安裝在模擬鋼軌II(5-2)的一端，模擬鋼軌II(5-2)的一端與與鋼軌II(7-2)的一端連接；

PXI多功能采集卡(2)的模擬輸入AI0、GND端口分別與鋼軌I電流傳感器(6-1)的S-OUT0、S-OUT1輸出端口連接；PXI多功能采集卡(2)的模擬輸入AI1、GND端口分別與鋼軌II電流傳感器(6-2)的S-OUT2、S-OUT3輸出端口連接；

PXI多功能采集卡(2)的數(shù)字輸入DI0端口與軌道繼電器接點(diǎn)電路(12)的前接點(diǎn)K2連接；PXI多功能采集卡(2)的數(shù)字輸入DI1端口與軌道繼電器接點(diǎn)電路(12)的后接點(diǎn)K3連接；

軌道繼電器接點(diǎn)電路(12)的中接點(diǎn)K1與5V電源正極連接，5V電源負(fù)極與第一電阻(R3)和第二電阻(R4)的一端連接，第一電阻(R3)和第二電阻(R4)的另一端分別與軌道繼電器接點(diǎn)電路(12)的前接點(diǎn)K2、軌道繼電器接點(diǎn)電路(12)的后接點(diǎn)K3連接；

發(fā)送端耦合裝置(8)的兩端并接在模擬鋼軌I(5-1)、模擬鋼軌II(5-2)的另一端上；接收端耦合裝置(9)兩端并接在鋼軌I(7-1)、鋼軌II(7-2)上；

PC機(jī)(1)通過(guò)MXI-Express電纜與PXI機(jī)箱(3)的MXI-Express控制器端口連接；

PC機(jī)安裝Window操作系統(tǒng)以及LabVIEW軟件平臺(tái)和驅(qū)動(dòng)程序；

測(cè)試時(shí)，將發(fā)送設(shè)備(10)的軌道信號(hào)輸出端分別與模擬鋼軌I(5-1)、模擬鋼軌II(5-2)另一端連接；接收設(shè)備(11)軌道信號(hào)輸入端分別與鋼軌I(7-2)、鋼軌II(7-2)另一端連接；

模擬鋼軌I(6-1)由模擬鋼軌I電阻(R1)、模擬鋼軌I電感(L1)串聯(lián)連接成，模擬鋼軌II(6-2)由模擬鋼軌II電阻(R2)、模擬鋼軌II電感(L2)串聯(lián)連接成，模擬鋼軌I(6-1)與鋼軌I(7-1)的電阻、電感值分別相等，模擬鋼軌II(6-2)與鋼軌II(7-2)的電阻、電感值分別相等；

發(fā)送端耦合裝置(8)、接收端耦合裝置(9)是扼流變壓器或空心線圈，當(dāng)被測(cè)設(shè)備為站內(nèi)設(shè)備時(shí)，采用扼流變壓器，當(dāng)被測(cè)設(shè)備為區(qū)間設(shè)備時(shí)，采用空心線圈；

PXI多功能采集卡模擬輸出端口輸出的諧波干擾經(jīng)功放功率放大后，通過(guò)發(fā)送端耦合裝置、接收端耦合裝置耦合到被測(cè)設(shè)備中；

發(fā)送端耦合裝置、接收端耦合裝置是扼流變壓器或空心線圈，當(dāng)被測(cè)設(shè)備為站內(nèi)設(shè)備時(shí)，采用扼流變壓器，當(dāng)被測(cè)設(shè)備為區(qū)間設(shè)備時(shí)，采用空心線圈；

其中，軌道繼電器接點(diǎn)電路的前接點(diǎn)K2是吸起導(dǎo)通，軌道繼電器接點(diǎn)電路的后接點(diǎn)K3是落下導(dǎo)通；其中，K1、K2、K3是軌道繼電器的接點(diǎn)；

被測(cè)設(shè)備即為軌道電路設(shè)備：發(fā)送設(shè)備是ZPW2000A軌道電路發(fā)送設(shè)備或者25Hz相敏軌道電路發(fā)送設(shè)備，接收設(shè)備是ZPW2000A軌道電路接收設(shè)備或者25Hz相敏軌道電路接收設(shè)備；

PXI多功能采集卡采用NI PXI 6229，具有16個(gè)差分或32個(gè)單端輸入通道，ADC分辨率為16bits，采樣率可達(dá)250kS/s，4個(gè)獨(dú)立模擬輸出通道，DAC分辨率為16bits，采樣率833kS/s，48路TTL電平兼容的數(shù)字輸入和輸出通道；

PXI多功能采集卡模擬輸入功能主要是對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC，模擬輸出功能主要是對(duì)輸出數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC；數(shù)字輸入功能，主要是采集被測(cè)設(shè)備狀態(tài)繼電器接點(diǎn)電壓,判斷0或1狀態(tài)，進(jìn)而作為判斷被測(cè)設(shè)備工作狀態(tài)的依據(jù)；

PXI機(jī)箱采用NI PXI-1033，3U、5槽，集成MXI-Express控制器，通過(guò)MXI-Express控制器與PC機(jī)連接，從而實(shí)現(xiàn)PC機(jī)對(duì)PXI機(jī)箱及PXI多功能采集卡控制；

包括以下步驟：

步驟一：設(shè)置牽引電流諧波參數(shù)；

依據(jù)TB/T3073牽引電流各次諧波比例，設(shè)置牽引電流諧波參數(shù)諧波頻率、幅值，以及諧波單次輸出、諧波多次疊加輸出；對(duì)ZPW2000A軌道電路設(shè)備，載頻為1700-1，按照TB/T3073進(jìn)行抗?fàn)恳娏髦C波干擾測(cè)試時(shí)，設(shè)置諧波頻率為1650Hz、1700Hz、1750Hz，諧波幅值為308mA、90mA、249mA，3類諧波可以設(shè)置逐次輸出或同時(shí)輸出；

步驟二：牽引電流諧波輸出；

牽引電流諧波通過(guò)PC機(jī)LabVIEW軟件平臺(tái)輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)PXI多功能采集卡數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC，從模擬輸出端子輸出模擬信號(hào)，經(jīng)功率放大后施加在發(fā)送端耦合裝置、接收端耦合裝置中點(diǎn)，進(jìn)而耦合到被測(cè)設(shè)備中；

步驟三：電流傳感器實(shí)時(shí)采集鋼軌電流信息；

鋼軌I電流傳感器、鋼軌II電流傳感器在模擬鋼軌I、模擬鋼軌II一端實(shí)時(shí)采集鋼軌電流信息；

步驟四：對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并存儲(chǔ)；

電流傳感器采集的模擬信號(hào)輸送到PXI多功能采集卡模擬輸入端口，經(jīng)過(guò)PXI多功能采集卡模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC，把數(shù)字信號(hào)再輸送到PC機(jī)LabVIEW軟件平臺(tái)，PC機(jī)LabVIEW軟件平臺(tái)對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；

步驟五：對(duì)采集的鋼軌中牽引電流諧波值判斷是否符合要求；

通過(guò)與步驟一初設(shè)定值比較，對(duì)ZPW2000A軌道電路設(shè)備，載頻為1700-1，電流傳感器檢測(cè)的牽引電流諧波信息與根據(jù)TB/T3073設(shè)置的頻率為1650Hz、1700Hz、1750Hz，幅值為308mA、90mA、249mA的各次諧波比較，當(dāng)符合要求時(shí)，直接輸出，不符合要求時(shí)回到設(shè)置環(huán)節(jié)重新調(diào)整，使得牽引電流諧波滿足TB/T3073要求；

步驟六：采集軌道繼電器接點(diǎn)電路前接點(diǎn)K2、后接點(diǎn)K3的電壓；

當(dāng)諧波輸出符合要求后，啟動(dòng)軌道電路設(shè)備在諧波干擾下工作，其工作狀態(tài)反應(yīng)到軌道繼電器的吸起與落下?tīng)顟B(tài)；軌道繼電器前、后接點(diǎn)與PXI多功能采集卡數(shù)字輸入端子連接，當(dāng)軌道繼電器吸起時(shí)，前接點(diǎn)K2導(dǎo)通，此時(shí)K2接點(diǎn)處電壓為5V高電平，再通過(guò)PXI多功能采集卡數(shù)字輸入進(jìn)入到PC機(jī)LabVIEW軟件平臺(tái)，對(duì)應(yīng)的狀態(tài)為1，當(dāng)軌道繼電器落下時(shí)，前接點(diǎn)K2斷開，此時(shí)K2接點(diǎn)處電壓為0V低電平，對(duì)應(yīng)的狀態(tài)為0；同理，判斷后接點(diǎn)K3的狀態(tài)；通過(guò)判斷軌道繼電器的狀態(tài)來(lái)評(píng)判牽引電流諧波干擾下軌道電路設(shè)備的工作狀況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道電路設(shè)備抗?fàn)恳娏髦C波干擾測(cè)試；

步驟七：根據(jù)軌道繼電器狀態(tài)判斷軌道電路設(shè)備工作是否正常并輸出測(cè)試結(jié)果；

當(dāng)軌道繼電器接點(diǎn)電路的前接點(diǎn)K2電壓為5V高電平時(shí)，即軌道繼電器吸起狀態(tài)，則判斷軌道電路設(shè)備為正常工作，輸出測(cè)試結(jié)果及報(bào)告；當(dāng)軌道繼電器接點(diǎn)電路的后接點(diǎn)K3電壓為低電平時(shí)，即軌道繼電器落下?tīng)顟B(tài)，則判斷軌道電路設(shè)備異常，此時(shí)，可以對(duì)步驟四存儲(chǔ)的鋼軌電流信息數(shù)據(jù)進(jìn)行回放分析，通過(guò)對(duì)鋼軌電流時(shí)域波形及頻域分析，確定軌道電路設(shè)備對(duì)牽引電流諧波抗擾度，再輸出測(cè)試結(jié)果及報(bào)告；

PXI多功能采集卡采集的模擬信號(hào)，可在顯示器上同時(shí)動(dòng)態(tài)顯示時(shí)頻域的波形；PXI多功能采集卡數(shù)字輸入功能可對(duì)繼電器狀態(tài)實(shí)時(shí)采集，對(duì)測(cè)試過(guò)程中，人眼不易察覺(jué)的軌道繼電器波動(dòng)過(guò)程進(jìn)行捕捉，這對(duì)測(cè)量并分析被測(cè)設(shè)備的臨界抗擾度非常便捷。