本文選題：鐵路信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù) + 　

淺談鐵路信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)

李 晶

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

摘要：鐵路信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用，對(duì)于信號(hào)設(shè)備的維護(hù)和維修起著重要作用。本文主要介紹了國(guó)內(nèi)外信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并以TJDX-2000A系統(tǒng)為例說(shuō)明信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)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(duì)軌道電路的傳輸特性、補(bǔ)償電容的工作狀態(tài)、應(yīng)答器位置及報(bào)文等進(jìn)行綜合測(cè)試，是一種高效的檢測(cè)手段。

關(guān)鍵詞：信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)；軌道電路；補(bǔ)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(hào)系統(tǒng)是改善鐵路運(yùn)營(yíng)管理、提高運(yùn)輸效率和質(zhì)量、保證行車(chē)安全的重要手段。然而隨著世界鐵路的快速發(fā)展，鐵路運(yùn)輸密度和運(yùn)輸速度大幅度的提高，對(duì)鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)提出了更高的要求，同樣地，也對(duì)信號(hào)維修水平提出了更高的要求。

傳統(tǒng)的主要依靠信號(hào)工區(qū)的信號(hào)工人使用便攜式信號(hào)檢測(cè)儀器儀表對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行維護(hù)的信號(hào)維修模式已經(jīng)越來(lái)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(lái)，大量電務(wù)新設(shè)備、新技術(shù)的上道使用，如ZPW-2000A無(wú)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(jī)車(chē)信號(hào)等，這些設(shè)備的運(yùn)用質(zhì)量和工作狀態(tài)直接影響著列車(chē)行車(chē)的安全與效率。面對(duì)雙重的設(shè)備維護(hù)壓力，信號(hào)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(cè)及實(shí)時(shí)監(jiān)控上，以提高設(shè)備維護(hù)維修水平。

鐵路信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)就是在這些背景之下應(yīng)運(yùn)而生的一種融合了計(jì)算機(jī)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(hào)設(shè)備的檢測(cè)手段。它以單一功能的電務(wù)檢測(cè)車(chē)和在世界范圍內(nèi)比較受推崇的高速綜合檢測(cè)列車(chē)為載體，通過(guò)定期的、頻繁的上道運(yùn)行，有針對(duì)性地發(fā)現(xiàn)信號(hào)設(shè)備應(yīng)用和維護(hù)中存在的隱患與問(wèn)題，與各部門(mén)緊密配合，及時(shí)、高效的調(diào)整設(shè)備工作狀態(tài)使其始終處于最佳運(yùn)用狀態(tài)，確保行車(chē)安全。

1. 國(guó)內(nèi)外信號(hào)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

日本、法國(guó)、德國(guó)和意大利等世界高速鐵路發(fā)達(dá)國(guó)家，都在使用綜合檢測(cè)列車(chē)作為保障行車(chē)安全的檢測(cè)工具，運(yùn)用綜合檢測(cè)列車(chē)已成為鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)。而信號(hào)檢測(cè)

是綜合檢測(cè)列車(chē)的一個(gè)重要組成部分，對(duì)鐵路信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備的維護(hù)維修起著十分重要的作用。

表1 世界各國(guó)信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用情況舉例

國(guó)家 日本 法國(guó) 德國(guó) 意大利 中國(guó) 中國(guó) 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(cè)列車(chē) Iris 320高速綜合檢測(cè) GeoRail-Xpress綜合檢測(cè)列車(chē) “阿基米德”高速綜合檢測(cè)列車(chē) CRH2—010高速綜合檢測(cè)列車(chē) 0號(hào)高速綜合檢測(cè)列車(chē) 1.1 國(guó)外信號(hào)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

1.1 .1 日本的East-i高速綜合檢測(cè)列車(chē) 日本“Dr. Yellow”系列綜合檢測(cè)車(chē)，為新干線鐵路安全運(yùn)營(yíng)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(cè)列車(chē)（i意為檢查、智能、綜合）正式投入使用，最高檢測(cè)速度達(dá)到275 km／h。East-i綜合試驗(yàn)車(chē)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(cè)列車(chē)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1號(hào)車(chē)：信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)、通信檢測(cè)系統(tǒng)、接觸網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)； 2號(hào)車(chē)：電力系統(tǒng)檢測(cè)裝置； 3號(hào)車(chē)：電力數(shù)據(jù)處理室；

4號(hào)車(chē)：軌道檢測(cè)系統(tǒng)、軌道數(shù)據(jù)處理室； 5號(hào)車(chē)：多目標(biāo)試驗(yàn)、測(cè)量電源裝置； 6號(hào)車(chē)：電力系統(tǒng)檢測(cè)裝置； 7號(hào)車(chē)：信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)；

日本綜合檢測(cè)列車(chē)的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)分別安裝在1號(hào)和7號(hào)車(chē)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(jí)AF軌道電路：在ATC區(qū)間所使用的信號(hào)載頻處于500～3000 Hz的軌道電路。在車(chē)站之間，它既是ATC信號(hào)的傳遞通道， 同時(shí)又用于區(qū)間有無(wú)列車(chē)占用的檢測(cè)； （2）ATS線路； （3）ATC線路。

1.1.2 意大利阿基米德號(hào)高速綜合檢測(cè)列車(chē) 阿基米德號(hào)是一列6輛編組的綜合檢測(cè)列車(chē)，2001年交付使用，最高檢測(cè)速度220 km／h，具有檢測(cè)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(hào)、車(chē)體和軸箱加速度、輪軌作用力等功能。

1.1.3 法國(guó)Iris320高速綜合檢測(cè)列車(chē)

Iris320是法國(guó)國(guó)鐵(SNCF)研制的高速綜合檢測(cè)列車(chē)，2006年6月12日正式亮相，檢測(cè)速度為320 km／h，最高檢測(cè)速度可以達(dá)到350 km／h。Iris320是10輛編組的TGV動(dòng)車(chē)組(二動(dòng)八拖)改造而成。

由于各國(guó)鐵路都有其獨(dú)特性，信號(hào)設(shè)備所采用的制式也存在比較大的差異，所以信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)也都是針對(duì)各國(guó)實(shí)際情況而開(kāi)發(fā)和使用的。

1.2 國(guó)內(nèi)信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀

中國(guó)對(duì)于信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備的研制開(kāi)始于80年代中期，經(jīng)歷了：由分散式儀表— 單扳計(jì)算機(jī)—單片機(jī)—工作站—網(wǎng)絡(luò)測(cè)試；由單一測(cè)試項(xiàng)目—綜合測(cè)試項(xiàng)目；由非智能測(cè)試—智能化測(cè)試；由單機(jī)運(yùn)行—組網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)展過(guò)程。

現(xiàn)在全路得到普遍應(yīng)用的是TJDX-2000A信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)。截止2008年，大部分鐵路局電務(wù)檢測(cè)車(chē)、鐵道部電務(wù)檢測(cè)車(chē)、CRH2—010高速綜合檢測(cè)列車(chē)以及0號(hào)高速綜合檢測(cè)列車(chē)等車(chē)輛都安裝了這套系統(tǒng)。TJDX-2000A信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)故障設(shè)備的綜合定位、多次檢測(cè)的資料積累與分析，建立各級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)等方式來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)維修、提高設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量、提高生產(chǎn)勞動(dòng)效率、保證運(yùn)輸安全。

2. TJDX-2000A信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)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(hào)的處理

由機(jī)車(chē)感應(yīng)線圈引入的信號(hào)首先進(jìn)入信號(hào)調(diào)理單元，通過(guò)濾波、數(shù)據(jù)合成和DSP數(shù)據(jù)分析，形成通帶、主信號(hào)、鄰線路、鄰區(qū)段、干擾等信號(hào)，再利用頻譜分析技術(shù)對(duì)主信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理，計(jì)算出信號(hào)幅度、頻率、載頻以及低頻信號(hào)，并給出信號(hào)的點(diǎn)燈信息。實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道電路傳輸特性和頻率特性的檢測(cè)與分析。

2.1.2 顯示開(kāi)關(guān)量的處理

從機(jī)車(chē)引入的機(jī)車(chē)信號(hào)點(diǎn)燈電壓，經(jīng)光電隔離、電平轉(zhuǎn)換后輸入單片機(jī)，與頻譜分析出的低頻電燈信號(hào)合成，形成信號(hào)顯示的數(shù)據(jù)，并經(jīng)繼電器電路輸出。實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車(chē)信號(hào)運(yùn)用質(zhì)量的檢測(cè)與分析。

2.1.3 速度里程的處理:GPS接收，軸頭脈沖，里程坐標(biāo)

GPS由接受天線、放大、譯碼、定位和RS232接口組成，通過(guò)串行端口送給單片機(jī)，經(jīng)處理給出精度、緯度、速度及相關(guān)信息，定位車(chē)站、信號(hào)機(jī)坐標(biāo)位置。

軸頭速度傳感器將車(chē)輪行駛所形成的位移轉(zhuǎn)換為電脈沖，由單片機(jī)計(jì)算出列車(chē)移動(dòng)的速度。

2.1.4 路況的處理

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

2.2 補(bǔ)償電容數(shù)據(jù)采集

由信號(hào)發(fā)送設(shè)備及發(fā)送傳感器、信號(hào)檢測(cè)設(shè)備及接受感應(yīng)器等組成。信號(hào)發(fā)送設(shè)備及信號(hào)檢測(cè)設(shè)備安裝在機(jī)車(chē)或車(chē)輛內(nèi)，發(fā)送傳感器安裝在垂直軌面上端的車(chē)輛底部，接受傳感器安裝在車(chē)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(cè)車(chē)運(yùn)行在軌道上，當(dāng)經(jīng)過(guò)軌道電路補(bǔ)償電容上方時(shí)，由車(chē)輛輪對(duì)和鋼軌以及補(bǔ)償電容構(gòu)成的電磁回路對(duì)發(fā)送傳感器發(fā)射的信號(hào)產(chǎn)生電磁感應(yīng)，其磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生的變化被接受感應(yīng)器取回，再利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道電路補(bǔ)償電容的動(dòng)態(tài)檢測(cè)。

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圖2 TJDX-2000A信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)組成示意圖

1．系統(tǒng)機(jī)柜 2. 點(diǎn)式應(yīng)答器車(chē)載天線 3. 補(bǔ)償電容接收傳感器 4. 補(bǔ)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(diǎn)式應(yīng)答器數(shù)據(jù)采集

由車(chē)載天線、查詢主機(jī)以及連接電纜組成。接收天線安裝在車(chē)輛底部，查詢主機(jī)安裝于檢測(cè)機(jī)柜中、通過(guò)連接電纜連接，查詢主機(jī)與數(shù)據(jù)處理主機(jī)通過(guò)RS485通信。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

運(yùn)行中車(chē)載天線不斷地向地面發(fā)送信號(hào)，，當(dāng)經(jīng)過(guò)地面應(yīng)答器時(shí)，應(yīng)答器被激活并將存儲(chǔ)在其內(nèi)部的報(bào)文數(shù)據(jù)傳送給查詢主機(jī)，查詢主機(jī)接收到報(bào)文后進(jìn)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(jī)。實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)式應(yīng)答器數(shù)據(jù)的采集。

3. TJDX-2000A信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的主要功能

3.1 對(duì)軌道電路傳輸特性的檢測(cè)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?lè)治觯?（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(duì)軌道電路補(bǔ)償電容的檢測(cè)內(nèi)容

軌道電路補(bǔ)償電容的工作狀態(tài)以及位置（不能準(zhǔn)確測(cè)量具體數(shù)值）。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，軌道電路的補(bǔ)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(gè)軌道區(qū)段內(nèi)，補(bǔ)償電容斷1處時(shí)，軌道電路接收器輸入端電壓會(huì)下降；斷2處時(shí)，已不滿足軌道電路調(diào)整狀態(tài)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(V ≥240 mV)；段3處以上時(shí)，可能會(huì)造成軌道繼電器落下。當(dāng)?shù)来搽娮柽_(dá)不到要求或雨雪天潮濕情況下，補(bǔ)償電容斷一處便有可能造成通過(guò)信號(hào)機(jī)顯示紅燈，影響列車(chē)正常運(yùn)行。因此，軌道電路的補(bǔ)償電容的工作狀態(tài)直接影響著行車(chē)安全。

3.3 對(duì)點(diǎn)式應(yīng)答器及其報(bào)文的檢測(cè)

點(diǎn)式應(yīng)答器工作狀態(tài)（有/無(wú)）、鏈接關(guān)系及位置；報(bào)文核對(duì)（根據(jù)錄入的應(yīng)答器報(bào)文與接收到的報(bào)文進(jìn)行比對(duì)分析）。

3.4 對(duì)車(chē)載ATP的監(jiān)測(cè)

專業(yè)檢測(cè)人員對(duì)復(fù)試的車(chē)載ATP的各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 列車(chē)運(yùn)行控制相關(guān)信息反映了車(chē)載ATP的工作狀態(tài)，可有助于對(duì)車(chē)載ATP的運(yùn)行狀態(tài)和其他檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析與判別。

4.總結(jié)

利用鐵路信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)可以定期的對(duì)高速鐵路和部分既有鐵路線路的信號(hào)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使線路基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)方式從被動(dòng)式維護(hù)方式向預(yù)防性維護(hù)方式轉(zhuǎn)變。通過(guò)對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測(cè)、數(shù)據(jù)分析以及對(duì)測(cè)試信號(hào)的準(zhǔn)確定位，進(jìn)而給出相應(yīng)區(qū)域的信號(hào)設(shè)備應(yīng)用狀態(tài)和維護(hù)水平的綜合測(cè)試報(bào)告。

鐵路信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用滿足了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)信號(hào)設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量的動(dòng)態(tài)檢查和跟蹤分析要求。針對(duì)性的發(fā)現(xiàn)信號(hào)設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)中存在的問(wèn)題后，可以通過(guò)比較完善的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)將檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳遞給相關(guān)的各級(jí)職能部門(mén)，避免過(guò)度維修和過(guò)期維修，大大的提高信號(hào)設(shè)備的運(yùn)用質(zhì)量，為實(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的良性資產(chǎn)管理，達(dá)到高安全、低成本的運(yùn)營(yíng)管理要求。

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北京：中國(guó)鐵道出版社： 2005.

論文形式：碩士小論文 第一作者簡(jiǎn)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(dòng)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(cè)中心電務(wù)檢測(cè)部信號(hào)檢測(cè)員（2006年-2008年） 聯(lián)系電話：13910915859/15117099565

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