一种城市轨道交通轨道纵向电阻测试装置及方法与流程

本发明属于铁路电气技术领域，具体涉及一种城市轨道交通轨道纵向电阻测试装置及方法。

背景技术：

目前，国内外城市轨道交通普遍采用直流牵引供电系统，列车由接触网获取电能，牵引电流通过走行轨返回到牵引变电所整流机组负极，走行轨成为牵引电流的回流通路。直流牵引供电系统采用采用悬浮接地方式，走行轨与大地之间绝缘。由于走行轨自身具有一定的纵向电阻，牵引电流回流时会在轨地之间形成电位差，称之为钢轨电位。轨道纵向电阻过大会导致钢轨电位升高。过高的钢轨电位会造成乘客人身触电事故、轨旁设备打火烧蚀、系统杂散电流增大等问题。同时，钢轨电位超过标准规定限值后，钢轨电位限制装置会合闸，此时，大量回流电流会通过合闸的钢轨电位限制装置泄漏，线路杂散电流水平大大增加。根据实际线路测试结果，流经合闸钢轨电位限制装置泄漏至周边大地的电流幅值可达800a。当前，钢轨电位问题已成为国内外轨道交通供电系统的重要安全问题。

轨道纵向电阻是决定系统钢轨电位水平的重要因素。为限制城市轨道交通钢轨电位，实际线路中要求轨道纵向电阻不大于0.01ω/km(四根轨条并联)。由于线路运营后全线走行轨无缝焊接，给线路轨道纵向电阻测试带来不便，当前线路中还未有长距离轨道纵向电阻测试方法，使得线路施工、运营过程中轨道纵向电阻评估测试缺失。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种城市轨道交通轨道纵向电阻测试装置，该装置便捷地实现轨道纵向电阻的测试，能有效解决长距离轨道纵向电阻的测试不便的问题，能为线路施工、运营过程中轨道纵向电阻的评估提供可靠的依据。

为实现上目的，本发明提供了一种城市轨道交通轨道纵向电阻测试装置，包括：

数据采集模块，用于采集电流和电压的模拟量数据并传输给数据转换模块；

数据转换模块，用于将采集的模拟量数据转换成数字量数据并上传至cup主控模块；

cpu主控模块，用于工作模式的控制、数据的处理；

无线通信模块，与cpu主控模块连接，用于控制指令、数据的收发；

检测后台，分别与大功率可控直流电流源模块和cpu主控模块连接，用于测试过程中的对大功率可控直流电流源模块控制及对cpu主控模块输出的测试结果的进行显示；

大功率可控直流电流源模块，用于根据检测后台的控制向接触网及轨道中注入电流。

在该技术方案中，通过使测试装置中设有大功率可控直流电流源模块，能方便在测试过程中电流的注入，通过检测平台连接cpu主控模块和大功率可控直流电流源模块，不仅可以便于检测平台将接收的来自cpu主控模块处理后的数据进行直观的显示，而且能方便操作者通过检测平台控制大功率可控直流电流源模块的动作。通过设置有与cpu主控模块连接的无线通信模块，能使测试装置之间的通信为无线式，进而能避免在进行长距离轨道纵向电阻测试过程中通信线缆的铺设的问题，该装置能便捷快速地实现轨道纵向电阻的测试，能解决长距离轨道纵向电阻测试不便的问题，能为线路施工、运营过程中轨道纵向电阻的评估提供可靠的依据。

进一步，为了方便数据的存取，还包括与cpu主控模块连接的数据存储器，所述数据存储器用于测试数据的存取。

作为一种优选，所述无线通信模块为gsm通信模块。

本发明的另一个目的是提供一种城市轨道交通轨道纵向电阻测试方法，该方法能便捷快速地实现对轨道纵向电阻的测试，能有效地避免长距离测试电缆的铺设，并能有效地节省测试过程中成本投入。

为了实现上述目的，本发明还提供一种城市轨道交通轨道纵向电阻测试方法，包括以下步骤：

s1：在系统断电后，断开供电区间两侧牵引变电所内的直流馈电断路器，使位于相邻绝缘节之间的由相平行的上行接触网和下行接触网所组成的接触网的a、b两端形成断开状态，利用第一短接电缆在上行接触网和下行接触网的a端之间进行短接，并在接触网的a端和b端各接入一个测试装置，接触网的a端和b端的测试装置分别作为测试主机和测试从机，两个测试装置中的大功率可控直流电流源模块的正极和负极均分别连接上行接触网和下行接触网；

s2：通过测试主机中的大功率可控直流电流源模块向接触网中注入电流，同时，测试主机中的数据采集模块采集测试主机向接触网中注入的电流i1、上行接触网和下行接触网的a端之间的电位差u11；同时，通过测试主机向测试从机发送控制指令，测试从机在收到该指令后，测试从机中的数据采集模块采集上行接触网和下行接触网的b端之间的电位差u12；采集结束后，测试从机将测得数据上传至测试主机，测试主机进行接触网纵向电阻计算、显示和存储；

s3：利用第二短接电缆将下行接触网的a端与待测区段的走行轨中靠近a端的一端短接，并在下行接触网的a端和b端各接入一个测试装置，下行接触网的a端和b端的测试装置分别作为测试主机和测试从机，测试主机和测试从机的大功率可控直流电流源模块的负极分别与待测区段的走行轨中靠近a端的一端和靠近b端的一端连接，测试主机和测试从机的大功率可控直流电流源模块的正极分别与下行接触网的a端和b端连接；通过测试主机中的大功率可控直流电流源模块向下行接触网注入电流，同时，测试主机中的数据采集模块采集测试主机向接触网中注入的电流i2、下行接触网与走行轨之间的电位差u21；同时，通过测试主机向测试从机发送控制指令，测试从机在收到该指令后，测试从机中的数据采集模块采集下行接触网与走行轨之间的电位差u22；采集结束后，测试从机将测得数据上传至测试主机；

s4:测试主机利用接收到的数据进行纵向电阻的计算，同时将计算结果进行显示并存储。

进一步，为了提高测试精度，所述s4中纵向电阻的计算方法包括收下步骤：

步骤一：利用s2中的测试数据，通过公式(1)得到接触网纵向电阻rcw；

其中，式中l1为接触网a端和b端之间的距离；

步骤二：利用s3中的测试数据，通过公式(2)得到轨道的纵向电阻rgd；

其中，式中l2为走行轨待测区段的长度。

本发明中的方法能自动、简单、有效的实现轨道纵向电阻的测试，利用标定纵向电阻的接触网作为回流通路，有效避免了长距离测试电缆的铺设，极大地节省了测试过程中人力和物力的投入成本，并可以实现高精度的测试。

附图说明

图1是本发明中测试装置的结构示意图；

图2是本发明中的测试方法的流程图；

图3是本发明中接触网纵向电阻标定测试示意图；

图4是本发明中轨道纵向电阻测试示意图。

图中：11、上行接触网；12、下行接触网；13、测试装置；14、绝缘节；15、直流馈电断路器；16、第一短接电缆；17、走行轨；18、均流电缆；19、第二短接电缆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，一种城市轨道交通轨道纵向电阻测试装置，包括：

数据采集模块，用于采集电流和电压的模拟量数据并传输给数据转换模块；

数据转换模块，用于将采集的模拟量数据转换成数字量数据并上传至cup主控模块；

cpu主控模块，用于工作模式的控制、数据的处理；

无线通信模块，与cpu主控模块连接，用于控制指令、数据的收发；

检测后台，分别与大功率可控直流电流源模块和cpu主控模块连接，用于测试过程中的对大功率可控直流电流源模块控制及对cpu主控模块输出的测试结果的进行显示；

大功率可控直流电流源模块，用于根据检测后台的控制向接触网及轨道中注入电流。

还包括与cpu主控模块连接的数据存储器，所述数据存储器用于测试数据的存取。

所述无线通信模块为gsm通信模块。

如图3和图4所示，一种城市轨道交通轨道纵向电阻测试方法，包括以下步骤：

s1：在系统断电后，断开供电区间两侧牵引变电所内的直流馈电断路器15，使位于相邻绝缘节14之间的由相平行的上行接触网11和下行接触网12所组成的接触网的a、b两端形成断开状态，利用第一短接电缆16在上行接触网11和下行接触网12的a端之间进行短接，并在接触网的a端和b端各接入一个测试装置13，接触网的a端和b端的测试装置13分别作为测试主机和测试从机，两个测试装置13中的大功率可控直流电流源模块的正极和负极均分别连接上行接触网11和下行接触网12；

s2：通过测试主机中的大功率可控直流电流源模块向接触网中注入电流，同时，测试主机中的数据采集模块采集测试主机向接触网中注入的电流i1、上行接触网11和下行接触网12的a端之间的电位差u11；同时，通过测试主机向测试从机发送控制指令，测试从机在收到该指令后，测试从机中的数据采集模块采集上行接触网11和下行接触网12的b端之间的电位差u12；采集结束后，测试从机将测得数据上传至测试主机，测试主机进行接触网纵向电阻计算、显示和存储；上述工作完成后，测试主机和测试从机断电。

s3：利用第二短接电缆19将下行接触网12的a端与待测区段的走行轨17中靠近a端的一端短接，并在下行接触网12的a端和b端各接入一个测试装置13，下行接触网12的a端和b端的测试装置13分别作为测试主机和测试从机，测试主机和测试从机的大功率可控直流电流源模块的负极分别与待测区段的走行轨17中靠近a端的一端和靠近b端的一端连接，测试主机和测试从机的大功率可控直流电流源模块的正极分别与下行接触网12的a端和b端连接；通过测试主机中的大功率可控直流电流源模块向下行接触网12注入电流，同时，测试主机中的数据采集模块采集测试主机向接触网中注入的电流i2、下行接触网12与走行轨17之间的电位差u21；同时，通过测试主机向测试从机发送控制指令，测试从机在收到该指令后，测试从机中的数据采集模块采集下行接触网12与走行轨17之间的电位差u22；采集结束后，测试从机将测得数据上传至测试主机；其中走行轨17之间通过均流电缆18连接；上述工作完成后，测试主机和测试从机断电。

s4:测试主机利用接收到的数据进行纵向电阻的计算，同时将计算结果进行显示并存储。

以上步骤中测试主机与测试从机之间通过gsm通讯模块实现控制指令、测试数据的无线式传输。

所述s4中纵向电阻的计算方法包括收下步骤：

步骤一：利用s2中的测试数据，通过公式(1)得到接触网纵向电阻rcw；

其中，式中l1为接触网a端和b端之间的距离；

步骤二：利用s3中的测试数据，通过公式(2)得到轨道的纵向电阻rgd；

其中，式中l2为走行轨待测区段的长度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。