本文選題：鐵路信號動態(tài)檢測技術(shù) + 　

淺談鐵路信號動態(tài)檢測技術(shù)

李 晶

（蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院， 甘肅蘭州 730070）

摘要：鐵路信號動態(tài)檢測技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的認可和應(yīng)用，對于信號設(shè)備的維護和維修起著重要作用。本文主要介紹了國內(nèi)外信號動態(tài)檢測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并以TJDX-2000A系統(tǒng)為例說明信號動態(tài)檢測系統(tǒng)的工作原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)及主要功能。TJDX-2000A系統(tǒng)可以對軌道電路的傳輸特性、補償電容的工作狀態(tài)、應(yīng)答器位置及報文等進行綜合測試，是一種高效的檢測手段。

關(guān)鍵詞：信號動態(tài)檢測技術(shù)；軌道電路；補償電容；應(yīng)答器

Abstract: Railway signal dynamic detection technology has been widely recognized and

applied in the world. It plays an important role for the maintenance and repair of signal equipment. This paper mainly introduces the application status of the signal dynamic detection technology at home and abroad. At present, TJDX-2000A signal dynamic detection system has been used in our country generally. In this paper, it describes the principle、structures of equipment and main function of this system in brief. TJDX-2000A signal dynamic detection system can complete comprehensive tests, including: the transmission characteristics of the track circuit, the working status of the compensation capacitor, the balise location and more. Signal dynamic detection technology is an efficient means of railway signal infrastructure testing.

Key words: Signal dynamic detection technology; tract circuit; compensation capacitor; balise.

鐵路通信信號系統(tǒng)是改善鐵路運營管理、提高運輸效率和質(zhì)量、保證行車安全的重要手段。然而隨著世界鐵路的快速發(fā)展，鐵路運輸密度和運輸速度大幅度的提高，對鐵路信號控制系統(tǒng)提出了更高的要求，同樣地，也對信號維修水平提出了更高的要求。

傳統(tǒng)的主要依靠信號工區(qū)的信號工人使用便攜式信號檢測儀器儀表對基礎(chǔ)設(shè)施進行維護的信號維修模式已經(jīng)越來越不能滿足高速鐵路的發(fā)展要求。尤其是第六次大提速以來，大量電務(wù)新設(shè)備、新技術(shù)的上道使用，如ZPW-2000A無絕緣軌道電路、CTCS2列控系統(tǒng)地面應(yīng)答器等設(shè)備、閉環(huán)電碼化、主體化機車信號等，這些設(shè)備的運用質(zhì)量和工作狀態(tài)直接影響著列車行車的安全與效率。面對雙重的設(shè)備維護壓力，信號維修必須改變傳統(tǒng)的維修模式，將更多的精力放在設(shè)備應(yīng)用狀態(tài)的檢測及實時監(jiān)控上，以提高設(shè)備維護維修水平。

鐵路信號動態(tài)檢測技術(shù)就是在這些背景之下應(yīng)運而生的一種融合了計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、GPS定位技術(shù)、數(shù)字分析技術(shù)等多種技術(shù)的一種信號設(shè)備的檢測手段。它以單一功能的電務(wù)檢測車和在世界范圍內(nèi)比較受推崇的高速綜合檢測列車為載體，通過定期的、頻繁的上道運行，有針對性地發(fā)現(xiàn)信號設(shè)備應(yīng)用和維護中存在的隱患與問題，與各部門緊密配合，及時、高效的調(diào)整設(shè)備工作狀態(tài)使其始終處于最佳運用狀態(tài)，確保行車安全。

1. 國內(nèi)外信號檢測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

日本、法國、德國和意大利等世界高速鐵路發(fā)達國家，都在使用綜合檢測列車作為保障行車安全的檢測工具，運用綜合檢測列車已成為鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測的發(fā)展趨勢。而信號檢測

是綜合檢測列車的一個重要組成部分，對鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的維護維修起著十分重要的作用。

表1 世界各國信號動態(tài)檢測技術(shù)應(yīng)用情況舉例

國家 日本 法國 德國 意大利 中國 中國 投入使用年份 2002年 2006年 2001年 2001年 2006年 2008年 速度（km/h） 275 320 100 220 200 250

名稱 East—i高速綜合檢測列車 Iris 320高速綜合檢測 GeoRail-Xpress綜合檢測列車 “阿基米德”高速綜合檢測列車 CRH2—010高速綜合檢測列車 0號高速綜合檢測列車 1.1 國外信號檢測技術(shù)的應(yīng)用

1.1 .1 日本的East-i高速綜合檢測列車 日本“Dr. Yellow”系列綜合檢測車，為新干線鐵路安全運營40年發(fā)揮了重要作用。2002年由東日本鐵路公司研制的East-i新干線電氣軌道綜合檢測列車（i意為檢查、智能、綜合）正式投入使用，最高檢測速度達到275 km／h。East-i綜合試驗車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 East-i新干線電氣軌道綜合檢測列車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1號車：信號檢測系統(tǒng)、通信檢測系統(tǒng)、接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)； 2號車：電力系統(tǒng)檢測裝置； 3號車：電力數(shù)據(jù)處理室；

4號車：軌道檢測系統(tǒng)、軌道數(shù)據(jù)處理室； 5號車：多目標試驗、測量電源裝置； 6號車：電力系統(tǒng)檢測裝置； 7號車：信號檢測系統(tǒng)；

日本綜合檢測列車的信號檢測系統(tǒng)分別安裝在1號和7號車廂內(nèi)。它可以適用于3種不同的軌道電路制式，分別為：

（1）音頻級AF軌道電路：在ATC區(qū)間所使用的信號載頻處于500～3000 Hz的軌道電路。在車站之間，它既是ATC信號的傳遞通道， 同時又用于區(qū)間有無列車占用的檢測； （2）ATS線路； （3）ATC線路。

1.1.2 意大利阿基米德號高速綜合檢測列車 阿基米德號是一列6輛編組的綜合檢測列車，2001年交付使用，最高檢測速度220 km／h，具有檢測軌道幾何參數(shù)、鋼軌斷面、鋼軌波浪磨耗、接觸網(wǎng)、通信、信號、車體和軸箱加速度、輪軌作用力等功能。

1.1.3 法國Iris320高速綜合檢測列車

Iris320是法國國鐵(SNCF)研制的高速綜合檢測列車，2006年6月12日正式亮相，檢測速度為320 km／h，最高檢測速度可以達到350 km／h。Iris320是10輛編組的TGV動車組(二動八拖)改造而成。

由于各國鐵路都有其獨特性，信號設(shè)備所采用的制式也存在比較大的差異，所以信號檢測系統(tǒng)也都是針對各國實際情況而開發(fā)和使用的。

1.2 國內(nèi)信號動態(tài)檢測技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀

中國對于信號動態(tài)檢測設(shè)備的研制開始于80年代中期，經(jīng)歷了：由分散式儀表— 單扳計算機—單片機—工作站—網(wǎng)絡(luò)測試；由單一測試項目—綜合測試項目；由非智能測試—智能化測試；由單機運行—組網(wǎng)運行的發(fā)展過程。

現(xiàn)在全路得到普遍應(yīng)用的是TJDX-2000A信號動態(tài)檢測系統(tǒng)。截止2008年，大部分鐵路局電務(wù)檢測車、鐵道部電務(wù)檢測車、CRH2—010高速綜合檢測列車以及0號高速綜合檢測列車等車輛都安裝了這套系統(tǒng)。TJDX-2000A信號動態(tài)檢測系統(tǒng)通過對故障設(shè)備的綜合定位、多次檢測的資料積累與分析，建立各級數(shù)據(jù)庫等方式來指導(dǎo)現(xiàn)場維修、提高設(shè)備運用質(zhì)量、提高生產(chǎn)勞動效率、保證運輸安全。

2. TJDX-2000A信號動態(tài)檢測系統(tǒng)的工作原理

2.1 綜合數(shù)據(jù)采集 2.1.1 感應(yīng)信號的處理

由機車感應(yīng)線圈引入的信號首先進入信號調(diào)理單元，通過濾波、數(shù)據(jù)合成和DSP數(shù)據(jù)分析，形成通帶、主信號、鄰線路、鄰區(qū)段、干擾等信號，再利用頻譜分析技術(shù)對主信號進行數(shù)字處理，計算出信號幅度、頻率、載頻以及低頻信號，并給出信號的點燈信息。實現(xiàn)對軌道電路傳輸特性和頻率特性的檢測與分析。

2.1.2 顯示開關(guān)量的處理

從機車引入的機車信號點燈電壓，經(jīng)光電隔離、電平轉(zhuǎn)換后輸入單片機，與頻譜分析出的低頻電燈信號合成，形成信號顯示的數(shù)據(jù)，并經(jīng)繼電器電路輸出。實現(xiàn)對機車信號運用質(zhì)量的檢測與分析。

2.1.3 速度里程的處理:GPS接收，軸頭脈沖，里程坐標

GPS由接受天線、放大、譯碼、定位和RS232接口組成，通過串行端口送給單片機，經(jīng)處理給出精度、緯度、速度及相關(guān)信息，定位車站、信號機坐標位置。

軸頭速度傳感器將車輪行駛所形成的位移轉(zhuǎn)換為電脈沖，由單片機計算出列車移動的速度。

2.1.4 路況的處理

電子陀螺輸出的信號，經(jīng)過數(shù)字濾波（低通）后，送給乘法器進行合成，修正后的數(shù)據(jù)與計算機中保存的工務(wù)線路曲線庫、橋梁庫、隧道庫等統(tǒng)一描繪在圖形中，為系統(tǒng)提供路況信息。

2.2 補償電容數(shù)據(jù)采集

由信號發(fā)送設(shè)備及發(fā)送傳感器、信號檢測設(shè)備及接受感應(yīng)器等組成。信號發(fā)送設(shè)備及信號檢測設(shè)備安裝在機車或車輛內(nèi)，發(fā)送傳感器安裝在垂直軌面上端的車輛底部，接受傳感器安裝在車輛底部位于兩規(guī)條中間上方。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

檢測車運行在軌道上，當經(jīng)過軌道電路補償電容上方時，由車輛輪對和鋼軌以及補償電容構(gòu)成的電磁回路對發(fā)送傳感器發(fā)射的信號產(chǎn)生電磁感應(yīng)，其磁場強度發(fā)生的變化被接受感應(yīng)器取回，再利用計算機進行分析。實現(xiàn)對軌道電路補償電容的動態(tài)檢測。

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圖2 TJDX-2000A信號動態(tài)檢測系統(tǒng)組成示意圖

1．系統(tǒng)機柜 2. 點式應(yīng)答器車載天線 3. 補償電容接收傳感器 4. 補償電容發(fā)射傳感器 5. 速度傳感器 6. I端、II端接線盒 7. GPS衛(wèi)星天線

2.3 點式應(yīng)答器數(shù)據(jù)采集

由車載天線、查詢主機以及連接電纜組成。接收天線安裝在車輛底部，查詢主機安裝于檢測機柜中、通過連接電纜連接，查詢主機與數(shù)據(jù)處理主機通過RS485通信。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

運行中車載天線不斷地向地面發(fā)送信號，，當經(jīng)過地面應(yīng)答器時，應(yīng)答器被激活并將存儲在其內(nèi)部的報文數(shù)據(jù)傳送給查詢主機，查詢主機接收到報文后進行解碼并將解碼后的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理主機。實現(xiàn)對點式應(yīng)答器數(shù)據(jù)的采集。

3. TJDX-2000A信號動態(tài)檢測系統(tǒng)的主要功能

3.1 對軌道電路傳輸特性的檢測內(nèi)容

（1）軌道電路傳輸?shù)娜肟陔妷�、出口電壓、最低電壓、最高電壓、衰減率、平順分析； （2）移頻軌道電路的載頻、低頻和頻譜； （3）電氣化區(qū)段的鄰線路干擾、鄰區(qū)段等。

3.2 對軌道電路補償電容的檢測內(nèi)容

軌道電路補償電容的工作狀態(tài)以及位置（不能準確測量具體數(shù)值）。 根據(jù)現(xiàn)場實踐證明，軌道電路的補償電容是否完整直接影響軌道電路的調(diào)整狀態(tài)。通常情況下，一個軌道區(qū)段內(nèi)，補償電容斷1處時，軌道電路接收器輸入端電壓會下降；斷2處時，已不滿足軌道電路調(diào)整狀態(tài)的技術(shù)標準(V ≥240 mV)；段3處以上時，可能會造成軌道繼電器落下。當?shù)来搽娮柽_不到要求或雨雪天潮濕情況下，補償電容斷一處便有可能造成通過信號機顯示紅燈，影響列車正常運行。因此，軌道電路的補償電容的工作狀態(tài)直接影響著行車安全。

3.3 對點式應(yīng)答器及其報文的檢測

點式應(yīng)答器工作狀態(tài)（有/無）、鏈接關(guān)系及位置；報文核對（根據(jù)錄入的應(yīng)答器報文與接收到的報文進行比對分析）。

3.4 對車載ATP的監(jiān)測

專業(yè)檢測人員對復(fù)試的車載ATP的各項內(nèi)容進行監(jiān)測。 列車運行控制相關(guān)信息反映了車載ATP的工作狀態(tài)，可有助于對車載ATP的運行狀態(tài)和其他檢測數(shù)據(jù)的分析與判別。

4.總結(jié)

利用鐵路信號動態(tài)檢測技術(shù)可以定期的對高速鐵路和部分既有鐵路線路的信號設(shè)備進行監(jiān)測，使線路基礎(chǔ)設(shè)施維護方式從被動式維護方式向預(yù)防性維護方式轉(zhuǎn)變。通過對設(shè)備的實時檢測、數(shù)據(jù)分析以及對測試信號的準確定位，進而給出相應(yīng)區(qū)域的信號設(shè)備應(yīng)用狀態(tài)和維護水平的綜合測試報告。

鐵路信號動態(tài)檢測技術(shù)的實際應(yīng)用滿足了現(xiàn)場技術(shù)人員對信號設(shè)備運用質(zhì)量的動態(tài)檢查和跟蹤分析要求。針對性的發(fā)現(xiàn)信號設(shè)備應(yīng)用與維護中存在的問題后，可以通過比較完善的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)將檢測數(shù)據(jù)實時地傳遞給相關(guān)的各級職能部門，避免過度維修和過期維修，大大的提高信號設(shè)備的運用質(zhì)量，為實現(xiàn)狀態(tài)修和預(yù)防修提供可靠依據(jù)和有力支撐，最終實現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施的良性資產(chǎn)管理，達到高安全、低成本的運營管理要求。

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北京：中國鐵道出版社： 2005.

論文形式：碩士小論文 第一作者簡介： 姓名：李晶 出生年份：1984年 籍貫：寧夏 民族：漢族 學(xué)歷：碩士研究生

學(xué)校：蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院

專業(yè)：交通信息工程及控制

工作經(jīng)歷：鐵科院基礎(chǔ)設(shè)施檢測中心電務(wù)檢測部信號檢測員（2006年-2008年） 聯(lián)系電話：13910915859/15117099565

地址：北京市豐臺區(qū)南四環(huán)花鄉(xiāng)鴻業(yè)興園小區(qū)5號樓1404室 郵編：100070

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