专利名称：轨道电路一次参数测量方法
技术领域：
本发明涉及一种轨道电路一次参数测量方法，用于音频轨道电路的仿真计算，对音频轨道电路在各种实际使用条件下的状态调整状态、分路状态、断轨状态做出判断，对轨道电路区段的划分(如可用于工程设计)、工作状态的调整(如可用于现场设备维护)等方面。
背景技术：
当前音频无绝缘轨道电路在信号系统中已经占有重要地位，对于工程设计、设备研制、日常维修等工作而言，音频轨道电路的仿真具有较大意义。为了进行音频轨道电路的仿真计算，前提条件之一是基于准确的轨道电路一次参数单位长度下的钢轨电阻R0，单位长度下的钢轨电感L0，单位长度下的轨间电容C0，轨间漏泄电导G0。轨道电路一次参数测量方法测量出音频轨道电路仿真计算所必需的一次参数，只有获得了轨道电路的一次参数，才能进而通过计算机进行模拟，音频轨道电路的仿真计算才能实现。轨道电路一次参数测量方法，在国际上普遍采用二次短路法，已有专用测试仪器问世，但价格较贵，且必须配备双踪示波器，不利于在国内铁路现场推广应用。音频无绝缘轨道电路一次参数测量在国内目前属于技术空白。随着铁路的提速和城市轨道交通的崛起，测量轨道电路一次参数的呼声越来越高，有的地铁项目花费巨资(数以百万计)聘请国外公司进行测量。
发明内容
本发明的目的是给出一种采用电压表测量，即使用“三电压法”测量并计算出轨道电路一次参数，比传统的方法更精确、简便，而且设备对环境的要求不高，适合野外工作测量方法。
本发明的技术方案是采用二次短路法测量，将距测量端口两侧L处钢轨短路，从测量端口测量三处电压值，计算输入阻抗Zin1，再将距测量端口2L处两侧钢轨短路，从测量端口测量三处电压值，计算输入阻抗Zin2，根据下式计算轨道电路的一次参数 其中 K=2Zm1-Zm2Zm2]]>式中Z0为单位长度钢轨阻抗，Y0为单位长度的道砟漏泄导纳，Zc为钢轨特性阻抗，Г为传输常数，Zin1为L处输入阻抗，Zin2为2L处输入阻抗，因此，测得Zin1和Zin2就可以求出阻抗Z0和导纳Y0；轨道电路的一次参数根据下式计算 其中R0为单位长度下的钢轨电阻，L0为单位长度下的钢轨电感，G0为单位长度的轨间漏泄电导，C0为单位长度下的轨间电容，ω为2πf，f是轨道电路工作频率；
二次短路法测量是采用电压表测量三处电压，步骤如下1)在轨道电路上的测量端(A)、(B)之间串联电阻(r)与信号发生器(G)，测出串联电阻的电阻值r，记录信号的频率f，信号发生器(G)两端电压为UEF；2)在轨道离测量端两侧各L处短接轨道，用电压表分别测出测量端电压UAB、电阻(r)两端电压UCD，信号发生器(G)两端电压为UEF；3)在轨道离测量端两侧各2L处短接轨道，用电压表分别测出测量端电压UAB’、电阻(r)两端电压UCD’；信号发生器(G)两端电压为UEF’；然后计算机计算轨道电路一次参数的步骤是1)输入测量参数；2)根据θ=-arccos(UAB2+UCD2-UEF22·UAB·UCD)]]>求θ1、θ2；3)根据|Zm|=|ZAB|=UABUCD·r]]>求两次短路时测量端的输入阻抗的模|Zin1|和|Zin2|；4)根据输入阻抗的模|Zin1|和|Zin2|计算Zin1和Zin2Zin1＝|Zin1|.cosθ1+j|Zin1|.sinθ1；Zin2＝|Zin2|.cosθ2+j|Zin2|.sinθ2；5)计算K、T、ZC；6)计算Z0和Y0；7)根据(1)式计算轨道电路一次参数R0、L0、G0、C0。
上述步骤中的UAB、UCD、UEF，和UAB’、UCD’、UEF’均为电压有效值。
本发明的优点是使用的“三电压法”是采用电压表测量，只需要测量两次短路时的电压值，精度取决于电压表的优劣，而“示波器法”的精度很大程度上依赖于人肉眼对示波器波形的目测。所以在选择好的电压表的前提下，使用的“三电压法”测量比传统的方法更精确。测量方法比传统的方法简便，而且设备对环境的要求不高，适合野外工作。
图1是第一次短路测量示意图；图2是第二次短路测量示意图；图3测量线路连接示意图；图4三电压法矢量三角形示意图；图5是轨道电路一次参数计算软件流程框图。
具体实施例方式
轨道电路的一次参数是指单位长度下的钢轨电阻R0(Ω/km)，单位长度下的钢轨电感L0(mH/km)，单位长度下的轨间漏泄电导G0(1/Ω，km)，单位长度下的轨间电容C0(μF/km)。二次参数Z0和Y0分别指单位长度的钢轨阻抗和单位长度的道渣导纳彼此的关系表示为 本发明的轨道电路一次参数测量原理基于“两次短路法”，即第一次短路测量(如图1)
将距测量端口两侧各L处钢轨2短路，1是短路线，从测量端口A、B测量三处电压值，计算输入阻抗Zin1；第二次短路测量(如图2)将距测量端口两侧各2L处两侧钢轨2短路，1是短路线，从测量端口A、B测量三处电压值，计算输入阻抗Zin2；在两次测量的基础上，由传输线方程可以得出所测轨道电路的二次参数 其中K=2Zm1-Zm2Zm2---(3)]]>由(2)、(3)式可得到所测量轨道电路的二次参数 再由 计算轨道电路的一次参数。
式中Zc为钢轨特性阻抗(Ω)，Г为传输常数(1/km)，Zin1为距测量端两端各L处的输入阻抗，Zin2为距测量端两端各2L处的输入阻抗。
本发明采用“三电压法”，是采用电压表测量三处电压，计算出Zin1和Zin2，再按上述原理计算出Z0和Y0，其原理如下其电路连接同图3在轨道离测量端两侧各L处短接轨道，在测试端A、B之间串联电阻r与信号发生器G，记录信号频率f，分别用电压表测量图中A、B端，C、D端，E、F端电压分别为UAB、UCD、UEF，由于这三个电压满足矢量三角形，如图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)]]>短路时的输入阻抗Zin的模值|Zm|=|ZAB|=UABUCD·r---(7)]]>根据公式(6)、(7)，输入阻抗Zin1＝|Zin1|.cosθ1+j|Zin1|.sinθ1知道Zin1和Zin2后，计算Z0和Y0，再由 计算轨道电路的一次参数。
因此，在轨道离测量端两侧各L、距离测量端两侧各2L处作两次短接测量，分别得到电压有效值UAB、UCD、UEF和UAB’、UCD’、UEF’；图5是轨道电路一次参数计算软件流程框图。计算机计算轨道电路一次参数的步骤是1)输入测量参数；UAB、UCD、UEF和UAB’、UCD’、UEF’；2)根据θ=-arccos(UAB2+UCD2-UEF22·UAB·UCD)]]>求θ1、θ2；3)根据|Zm|=|ZAB|=UABUCD·r]]>求两次短路时测量端的输入阻抗的模|Zin1|和|Zin2|；4)根据输入阻抗的模|Zin1|和|Zin2|计算Zin1和Zin2Zin1＝|Zin1|.cosθ1+j|Zin1|.sinθ1；
Zin2＝|Zin2|.cosθ2+j|Zin2|.sinθ2；5)计算K、Г、ZC；6)计算Z0和Y0；7)根据(1)式计算轨道电路一次参数R0、L0、G0、C0。
以上原理可以看出，我们使用的“三电压法”精度取决于电压表的优劣，而“示波器法”的精度很大程度上依赖于人肉眼对示波器波形的目测。因此，在使用高精度电压表的条件下，“三电压法”在精度上优于示波器法。不仅如此，相比之下“三电压法”还简化了测量方法与测量仪器，使得该法更能应用于实际。
权利要求
1.一种轨道电路一次参数测量方法，采用二次短路法测量，将距测量端口两侧L处钢轨短路，从测量端口测量三处电压值，计算输入阻抗Zin1，再将距测量端口2L处两侧钢轨短路，从测量端口测量三处电压值，计算输入阻抗Zin2，根据下述公式计算轨道电路的二次参数Z0和Y0 其中 K=2Zm1-Zm2Zm2]]>式中Z0为单位长度钢轨阻抗，Y0为单位长度道砟漏泄导纳，ZC为钢轨特性阻抗，Γ为传输常数，Zin1为距测量端两侧各L处输入阻抗，Zin2为距测量端两侧各2L处输入阻抗，因此，知道Zin1和Zin2就可以求出阻抗Z0和导纳Y0；轨道电路的一次参数根据下式计算 其中R0为单位长度下的钢轨电阻，L0为单位长度下的钢轨电感，G0为单位长度的轨间漏泄电导，C0为单位长度下的轨间电容，ω为2πf，f是轨道电路工作频率。其特征在于二次短路法测量是采用电压表测量三处电压，然后计算出Zin1和Zin2。首先测量两次短路时的三处电压，步骤如下1)在轨道电路上的测量端(A)、(B)之间串联电阻(r)与信号发生器(G)，测出串联电阻的电阻值r，记录信号的频率f，信号发生器(G)两端电压为UEF；2)在轨道离测量端两侧各L处短接轨道，用电压表分别测出测量端电压UAB、电阻(r)两端电压UCD，信号发生器(G)两端电压为UEF；3)在轨道离测量端两侧各2L处短接轨道，用电压表分别测出测量端电压UAB’、电阻(r)两端电压UCD’；信号发生器(G)两端电压为UEF’；然后计算机计算轨道电路一次参数的步骤是1)输入测量参数；2)根据θ=-arccos(UAB2+UCD2-UEF22·UAB·UCD),]]>求θ1、θ2；3)根据|Zm|=|ZAB|=UABUCD·r]]>求两次短路时测量端的输入阻抗的模|Zin1|和|Zin2|；4)根据输入阻抗的模|Zin1|和|Zin2|计算Zin1和Zin2Zin1＝|Zin1|.cosθ1+j|Zin1|.sinθ1；Zin2＝|Zin2|.cosθ2+j|Zin2|.sinθ2；5)计算K、Γ、ZC；6)计算Z0和Y0；7)根据(1)式计算轨道电路一次参数R0、L0、G0、C0。
全文摘要
本发明提供一种轨道电路一次参数测量方法，采用二次短路法测量，将距测量端口两侧L处和2L处钢轨短路，从测量端口测量三处电压有效值U
文档编号B61L1/00GK1595182SQ20041001346
公开日2005年3月16日 申请日期2004年7月15日 优先权日2004年7月15日
发明者沈志凌, 吴汶麒, 李红侠, 刘新平, 架九彪, 郑建利, 刘进, 肖雅君, 诸蓉萍, 枉杨, 朱春芳 申请人:铁道第四勘察设计院