專利名稱：軌道電路一次參數(shù)測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軌道電路一次參數(shù)測量方法，用于音頻軌道電路的仿真計(jì)算，對音頻軌道電路在各種實(shí)際使用條件下的狀態(tài)調(diào)整狀態(tài)、分路狀態(tài)、斷軌狀態(tài)做出判斷，對軌道電路區(qū)段的劃分(如可用于工程設(shè)計(jì))、工作狀態(tài)的調(diào)整(如可用于現(xiàn)場設(shè)備維護(hù))等方面。
背景技術(shù)：
當(dāng)前音頻無絕緣軌道電路在信號系統(tǒng)中已經(jīng)占有重要地位，對于工程設(shè)計(jì)、設(shè)備研制、日常維修等工作而言，音頻軌道電路的仿真具有較大意義。為了進(jìn)行音頻軌道電路的仿真計(jì)算，前提條件之一是基于準(zhǔn)確的軌道電路一次參數(shù)單位長度下的鋼軌電阻R0，單位長度下的鋼軌電感L0，單位長度下的軌間電容C0，軌間漏泄電導(dǎo)G0。軌道電路一次參數(shù)測量方法測量出音頻軌道電路仿真計(jì)算所必需的一次參數(shù)，只有獲得了軌道電路的一次參數(shù)，才能進(jìn)而通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬，音頻軌道電路的仿真計(jì)算才能實(shí)現(xiàn)。軌道電路一次參數(shù)測量方法，在國際上普遍采用二次短路法，已有專用測試儀器問世，但價(jià)格較貴，且必須配備雙蹤示波器，不利于在國內(nèi)鐵路現(xiàn)場推廣應(yīng)用。音頻無絕緣軌道電路一次參數(shù)測量在國內(nèi)目前屬于技術(shù)空白。隨著鐵路的提速和城市軌道交通的崛起，測量軌道電路一次參數(shù)的呼聲越來越高，有的地鐵項(xiàng)目花費(fèi)巨資(數(shù)以百萬計(jì))聘請國外公司進(jìn)行測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是給出一種采用電壓表測量，即使用“三電壓法”測量并計(jì)算出軌道電路一次參數(shù)，比傳統(tǒng)的方法更精確、簡便，而且設(shè)備對環(huán)境的要求不高，適合野外工作測量方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是采用二次短路法測量，將距測量端口兩側(cè)L處鋼軌短路，從測量端口測量三處電壓值，計(jì)算輸入阻抗Zin1，再將距測量端口2L處兩側(cè)鋼軌短路，從測量端口測量三處電壓值，計(jì)算輸入阻抗Zin2，根據(jù)下式計(jì)算軌道電路的一次參數(shù) 其中 K=2Zm1-Zm2Zm2]]>式中Z0為單位長度鋼軌阻抗，Y0為單位長度的道砟漏泄導(dǎo)納，Zc為鋼軌特性阻抗，Г為傳輸常數(shù)，Zin1為L處輸入阻抗，Zin2為2L處輸入阻抗，因此，測得Zin1和Zin2就可以求出阻抗Z0和導(dǎo)納Y0；軌道電路的一次參數(shù)根據(jù)下式計(jì)算 其中R0為單位長度下的鋼軌電阻，L0為單位長度下的鋼軌電感，G0為單位長度的軌間漏泄電導(dǎo)，C0為單位長度下的軌間電容，ω為2πf，f是軌道電路工作頻率；
二次短路法測量是采用電壓表測量三處電壓，步驟如下1)在軌道電路上的測量端(A)、(B)之間串聯(lián)電阻(r)與信號發(fā)生器(G)，測出串聯(lián)電阻的電阻值r，記錄信號的頻率f，信號發(fā)生器(G)兩端電壓為UEF；2)在軌道離測量端兩側(cè)各L處短接軌道，用電壓表分別測出測量端電壓UAB、電阻(r)兩端電壓UCD，信號發(fā)生器(G)兩端電壓為UEF；3)在軌道離測量端兩側(cè)各2L處短接軌道，用電壓表分別測出測量端電壓UAB’、電阻(r)兩端電壓UCD’；信號發(fā)生器(G)兩端電壓為UEF’；然后計(jì)算機(jī)計(jì)算軌道電路一次參數(shù)的步驟是1)輸入測量參數(shù)；2)根據(jù)θ=-arccos(UAB2+UCD2-UEF22·UAB·UCD)]]>求θ1、θ2；3)根據(jù)|Zm|=|ZAB|=UABUCD·r]]>求兩次短路時(shí)測量端的輸入阻抗的模|Zin1|和|Zin2|；4)根據(jù)輸入阻抗的模|Zin1|和|Zin2|計(jì)算Zin1和Zin2Zin1＝|Zin1|.cosθ1+j|Zin1|.sinθ1；Zin2＝|Zin2|.cosθ2+j|Zin2|.sinθ2；5)計(jì)算K、T、ZC；6)計(jì)算Z0和Y0；7)根據(jù)(1)式計(jì)算軌道電路一次參數(shù)R0、L0、G0、C0。
上述步驟中的UAB、UCD、UEF，和UAB’、UCD’、UEF’均為電壓有效值。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是使用的“三電壓法”是采用電壓表測量，只需要測量兩次短路時(shí)的電壓值，精度取決于電壓表的優(yōu)劣，而“示波器法”的精度很大程度上依賴于人肉眼對示波器波形的目測。所以在選擇好的電壓表的前提下，使用的“三電壓法”測量比傳統(tǒng)的方法更精確。測量方法比傳統(tǒng)的方法簡便，而且設(shè)備對環(huán)境的要求不高，適合野外工作。


圖1是第一次短路測量示意圖；圖2是第二次短路測量示意圖；圖3測量線路連接示意圖；圖4三電壓法矢量三角形示意圖；圖5是軌道電路一次參數(shù)計(jì)算軟件流程框圖。
具體實(shí)施例方式
軌道電路的一次參數(shù)是指單位長度下的鋼軌電阻R0(Ω/km)，單位長度下的鋼軌電感L0(mH/km)，單位長度下的軌間漏泄電導(dǎo)G0(1/Ω，km)，單位長度下的軌間電容C0(μF/km)。二次參數(shù)Z0和Y0分別指單位長度的鋼軌阻抗和單位長度的道渣導(dǎo)納彼此的關(guān)系表示為 本發(fā)明的軌道電路一次參數(shù)測量原理基于“兩次短路法”，即第一次短路測量(如圖1)
將距測量端口兩側(cè)各L處鋼軌2短路，1是短路線，從測量端口A、B測量三處電壓值，計(jì)算輸入阻抗Zin1；第二次短路測量(如圖2)將距測量端口兩側(cè)各2L處兩側(cè)鋼軌2短路，1是短路線，從測量端口A、B測量三處電壓值，計(jì)算輸入阻抗Zin2；在兩次測量的基礎(chǔ)上，由傳輸線方程可以得出所測軌道電路的二次參數(shù) 其中K=2Zm1-Zm2Zm2---(3)]]>由(2)、(3)式可得到所測量軌道電路的二次參數(shù) 再由 計(jì)算軌道電路的一次參數(shù)。
式中Zc為鋼軌特性阻抗(Ω)，Г為傳輸常數(shù)(1/km)，Zin1為距測量端兩端各L處的輸入阻抗，Zin2為距測量端兩端各2L處的輸入阻抗。
本發(fā)明采用“三電壓法”，是采用電壓表測量三處電壓，計(jì)算出Zin1和Zin2，再按上述原理計(jì)算出Z0和Y0，其原理如下其電路連接同圖3在軌道離測量端兩側(cè)各L處短接軌道，在測試端A、B之間串聯(lián)電阻r與信號發(fā)生器G，記錄信號頻率f，分別用電壓表測量圖中A、B端，C、D端，E、F端電壓分別為UAB、UCD、UEF，由于這三個(gè)電壓滿足矢量三角形，如圖4因此可以由余弦定理得UEF2＝UAB2+UCD2-2UAB·UCDcos(180-θ)(5)所以由式(5)可得θ=-arccos(UAB2+UCD2-UEF22·UAB·UCD)---(6)]]>短路時(shí)的輸入阻抗Zin的模值|Zm|=|ZAB|=UABUCD·r---(7)]]>根據(jù)公式(6)、(7)，輸入阻抗Zin1＝|Zin1|.cosθ1+j|Zin1|.sinθ1知道Zin1和Zin2后，計(jì)算Z0和Y0，再由 計(jì)算軌道電路的一次參數(shù)。
因此，在軌道離測量端兩側(cè)各L、距離測量端兩側(cè)各2L處作兩次短接測量，分別得到電壓有效值UAB、UCD、UEF和UAB’、UCD’、UEF’；圖5是軌道電路一次參數(shù)計(jì)算軟件流程框圖。計(jì)算機(jī)計(jì)算軌道電路一次參數(shù)的步驟是1)輸入測量參數(shù)；UAB、UCD、UEF和UAB’、UCD’、UEF’；2)根據(jù)θ=-arccos(UAB2+UCD2-UEF22·UAB·UCD)]]>求θ1、θ2；3)根據(jù)|Zm|=|ZAB|=UABUCD·r]]>求兩次短路時(shí)測量端的輸入阻抗的模|Zin1|和|Zin2|；4)根據(jù)輸入阻抗的模|Zin1|和|Zin2|計(jì)算Zin1和Zin2Zin1＝|Zin1|.cosθ1+j|Zin1|.sinθ1；
Zin2＝|Zin2|.cosθ2+j|Zin2|.sinθ2；5)計(jì)算K、Г、ZC；6)計(jì)算Z0和Y0；7)根據(jù)(1)式計(jì)算軌道電路一次參數(shù)R0、L0、G0、C0。
以上原理可以看出，我們使用的“三電壓法”精度取決于電壓表的優(yōu)劣，而“示波器法”的精度很大程度上依賴于人肉眼對示波器波形的目測。因此，在使用高精度電壓表的條件下，“三電壓法”在精度上優(yōu)于示波器法。不僅如此，相比之下“三電壓法”還簡化了測量方法與測量儀器，使得該法更能應(yīng)用于實(shí)際。
權(quán)利要求
1.一種軌道電路一次參數(shù)測量方法，采用二次短路法測量，將距測量端口兩側(cè)L處鋼軌短路，從測量端口測量三處電壓值，計(jì)算輸入阻抗Zin1，再將距測量端口2L處兩側(cè)鋼軌短路，從測量端口測量三處電壓值，計(jì)算輸入阻抗Zin2，根據(jù)下述公式計(jì)算軌道電路的二次參數(shù)Z0和Y0 其中 K=2Zm1-Zm2Zm2]]>式中Z0為單位長度鋼軌阻抗，Y0為單位長度道砟漏泄導(dǎo)納，ZC為鋼軌特性阻抗，Γ為傳輸常數(shù)，Zin1為距測量端兩側(cè)各L處輸入阻抗，Zin2為距測量端兩側(cè)各2L處輸入阻抗，因此，知道Zin1和Zin2就可以求出阻抗Z0和導(dǎo)納Y0；軌道電路的一次參數(shù)根據(jù)下式計(jì)算 其中R0為單位長度下的鋼軌電阻，L0為單位長度下的鋼軌電感，G0為單位長度的軌間漏泄電導(dǎo)，C0為單位長度下的軌間電容，ω為2πf，f是軌道電路工作頻率。其特征在于二次短路法測量是采用電壓表測量三處電壓，然后計(jì)算出Zin1和Zin2。首先測量兩次短路時(shí)的三處電壓，步驟如下1)在軌道電路上的測量端(A)、(B)之間串聯(lián)電阻(r)與信號發(fā)生器(G)，測出串聯(lián)電阻的電阻值r，記錄信號的頻率f，信號發(fā)生器(G)兩端電壓為UEF；2)在軌道離測量端兩側(cè)各L處短接軌道，用電壓表分別測出測量端電壓UAB、電阻(r)兩端電壓UCD，信號發(fā)生器(G)兩端電壓為UEF；3)在軌道離測量端兩側(cè)各2L處短接軌道，用電壓表分別測出測量端電壓UAB’、電阻(r)兩端電壓UCD’；信號發(fā)生器(G)兩端電壓為UEF’；然后計(jì)算機(jī)計(jì)算軌道電路一次參數(shù)的步驟是1)輸入測量參數(shù)；2)根據(jù)θ=-arccos(UAB2+UCD2-UEF22·UAB·UCD),]]>求θ1、θ2；3)根據(jù)|Zm|=|ZAB|=UABUCD·r]]>求兩次短路時(shí)測量端的輸入阻抗的模|Zin1|和|Zin2|；4)根據(jù)輸入阻抗的模|Zin1|和|Zin2|計(jì)算Zin1和Zin2Zin1＝|Zin1|.cosθ1+j|Zin1|.sinθ1；Zin2＝|Zin2|.cosθ2+j|Zin2|.sinθ2；5)計(jì)算K、Γ、ZC；6)計(jì)算Z0和Y0；7)根據(jù)(1)式計(jì)算軌道電路一次參數(shù)R0、L0、G0、C0。
全文摘要
本發(fā)明提供一種軌道電路一次參數(shù)測量方法，采用二次短路法測量，將距測量端口兩側(cè)L處和2L處鋼軌短路，從測量端口測量三處電壓有效值U
文檔編號B61L1/00GK1595182SQ20041001346
公開日2005年3月16日 申請日期2004年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月15日
發(fā)明者沈志凌, 吳汶麒, 李紅俠, 劉新平, 架九彪, 鄭建利, 劉進(jìn), 肖雅君, 諸蓉萍, 枉楊, 朱春芳 申請人:鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院