一种区间轨道电路室外监测与诊断方法及测试平台

技术领域

本发明涉及一种区间轨道电路室外监测与诊断方法及测试平台，属于铁路信号、铁路信号集中监测技术领域。

背景技术

现有的ZPW-2000区间轨道电路室外监测与诊断系统(以下简称“系统”)是监测铁路ZPW-2000区间轨道电路调谐匹配单元的重要设备，该系统针对ZPW-2000区间轨道电路调谐匹配单元电流信号和温度指标进行状态实时监测、数据记录、统计分析与故障报警。该系统随ZPW-2000区间轨道电路调谐匹配单元配套安装，因其实现覆盖广，适用性强，捕捉信息准确等特点，被广泛应用于全国。目前，该系统的质量检验已纳入CRCC的认证范围，所以针对该产品的各项功能需要在实验室条件下进行完整、可信的测试。

发明内容

为了克服现有测试技术的不足,针对ZPW-2000区间轨道电路室外监测与诊断系统(包含含室外功能的ZPW-2000系列无绝缘轨道电路系统)，其中ZPW-2000是从法国技术引进的本土化后，在中国同时存在ZPW-2000A、ZPW-2000S、ZPW-2000R等一系列制式的无绝缘轨道电路，本发明提供一种区间轨道电路室外监测与诊断方法及测试平台。

一种区间轨道电路室外监测与诊断测试平台，硬件包括显示器、标准室外检测设备、区段选择继电器组合、模拟电缆工装，测试平台包括:信号发生器、过车控制主机、过车信号继电器控制模块、功率放大器、校准后仪表，接口协议显示平台及采集端；显示器、键盘、室外监测通信处理机、标准室外检测设备、交换机、工控机、待测厂家使用模拟电缆配线端子的区段选择继电器组合、模拟电缆工装、负载功率电阻、标准采集分机、信号发生器、过车信号继电器控制箱、车信号继电器控制模块及功率放大器之间分别通过线缆及连线连接；

显示器与接口协议显示平台连接，接口协议显示平台连接过车信号继电器控制模块，过车信号继电器控制模块连接区段选择继电器组合，区段选择继电器组合连接采集端，采集端连接校准后仪表、标准室外采集设备及被测室外采集设备，标准室外采集设备及被测室外采集设备与模拟电缆工装连接，信号发生器与功率放大器连接，功率放大器连接区段选择继电器组合。

一种区间轨道电路室外监测与诊断方法，含有以下步骤:设备传输要求步骤及采集功能的测试步骤。

本发明的优点是平台功能测试点应涵盖TJ/DW 197-2017《ZPW-2000区间轨道电路室外检测及诊断系统暂行技术条件》以及GTJ(TH)304-072-2018《ZPW-2000区间轨道电路室外监测及诊断系统软件功能测试大纲(V1.0)》的测试要求，符合CRCC的测试需要。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，本发明填补了目前在CRCC认证测试中，缺少ZPW-2000区间轨道电路室外监测与诊断系统过车模拟功能项目测试手段的空白。

本发明可支持完成ZPW-2000区间轨道电路室外监测与诊断系统的变化测试功能的实现。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明的测试环境示意图。

图2为本发明的设备测试布置示意图。

图3为本发明的第一室外监测机柜结构示意图。

图4为本发明的第二室外监测机柜结构示意图。

图5为本发明的第三室外监测机柜结构示意图。

图6为本发明的第三室外监测机柜结构示意图。

图中：显示器1，键盘2，室外监测通信处理机3，标准室外检测设备4，交换机5，工控机6，待测厂家使用模拟电缆配线端子的区段选择继电器组合8，模拟电缆工装9，负载功率电阻10，标准采集分机11，信号发生器12，过车信号继电器控制箱13，车信号继电器控制模块14，功率放大器15。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

为便于对实施例的理解，下面将结合做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明的限定。

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5及图6示，一种区间轨道电路室外监测与诊断测试平台，为使用设计科学、模拟现场、向下兼顾、安全可信的ZPW-2000区间轨道电路室外监测与诊断方法的测试平台。

一种区间轨道电路室外监测与诊断测试平台，硬件包括显示器1、标准室外检测设备4、区段选择继电器组合8、模拟电缆工装9，测试平台应:信号发生器12、过车控制主机、过车信号继电器控制模块14、功率放大器15、校准后仪表，接口协议显示平台及采集端组成。

如图3、图4及图5所示，显示器1、键盘2、室外监测通信处理机3、标准室外检测设备4、交换机5、工控机6、待测厂家使用模拟电缆配线端子的区段选择继电器组合8、模拟电缆工装9、负载功率电阻10、标准采集分机11、信号发生器12、过车信号继电器控制箱13、车信号继电器控制模块14及功率放大器15分别安装在机架中。

显示器1、键盘2、室外监测通信处理机3、标准室外检测设备4、交换机5、工控机6、待测厂家使用模拟电缆配线端子的区段选择继电器组合8、模拟电缆工装9、负载功率电阻10、标准采集分机11、信号发生器12、过车信号继电器控制箱13、车信号继电器控制模块14及功率放大器15之间分别通过线缆及连线连接。

如图6所示，显示器1与键盘2连接，显示器1与接口协议显示平台连接，接口协议显示平台连接过车信号继电器控制模块14，过车信号继电器控制模块14连接区段选择继电器组合8，区段选择继电器组合8连接采集端，采集端连接校准后仪表、标准室外采集设备及被测室外采集设备，标准室外采集设备及被测室外采集设备与模拟电缆工装9连接，信号发生器12与功率放大器15连接，功率放大器15连接区段选择继电器组合8。

软件包括协议显示平台软件，过车信号控制主机上位机软件，用于查阅受试设备在试验过程中的功能状态与性能指标的变化，包含区段电缆侧主轨电流、长内主轨电流、长外主轨电流、短内主轨电流、短外主轨电流、温度的实时值，以及各类型数据的历史曲线，通过设置菜单点击“设置参数”打开子窗口。

软件为现有技术产品。

实施例2：如图1、图2、图3、图4、图5及图6示，一种区间轨道电路室外监测与诊断方法,含有以下步骤:

受试的ZPW-2000区间轨道电路室外监测与诊断系统生产企业进入该实验室测试前需要遵循以下规则：

企业须先完成一套完整室外监测系统设备的生产和集成。设备应包括室内部分和室外部分(如图1所示)。

室内部分的设备，企业可集成到一个机柜内，也可仅准备必须的部件。若准备的是机柜，则机柜应为标准的欧标机柜，高度不能超过2米。

室外部分的设备，企业需准备20个采集分机及其配套的电流传感器等。测试时，采集分机应放置在测试环境既有机柜旁，采集分机具体的安放由企业考虑，要求是集中、整齐、有序。

室外监测系统实验室，主要包括3个机柜(如图3、图4及图5所示)。室外监测系统实验室中，1机柜、2机柜、3机柜并排放置。当面向机柜正面时，1机柜在左侧，2机柜在中间，3机柜在右侧。1机柜的左侧是立柱，无安放空间。企业设备建议放置在3机柜的右侧。

企业准备的室外采集设备，应具有以下几种接口：CAN接口、室内部分对外的一条PLC接口、20个采集分机各自的PLC接口、电流采集接口。

企业的CAN接口，应接到室外监测系统实验室内机柜下部的工控机上。该工控机提供一个CAN接口，物理形式是DB9针，2针为CANL，7针为CANH。企业应提供DB9口接口适配。CAN接口通信协议，应严格遵守GTJ(TH)304-072-2018《ZPW-2000区间轨道电路室外监测及诊断系统软件功能测试大纲(V1.0)》中的相关要求。企业室外监测设备室内部分对外的一条PLC接口，应按要求接在室外监测系统实验室内机柜上部的“待测企业使用模拟电缆配线端子组合”上。

企业室外监测设备20个采集分机各自的PLC接口，应按表1连接。

“待测企业使用模拟电缆配线端子组合”，高度4U，使用了50片菲尼克斯4孔压接弹簧端子片。每片端子有4个孔，每片端子的4个孔均相互导通。待测企业需按照规定的要求接线，要求见表3(待测厂家模拟电缆配线端子组合接线要求)。

企业在设备调试时，建议将相关设备名称，按照附件D中的命名规则执行，即设备名称为：区段1、区段2、……、区段20。其中，奇数区段对应通信协议中的送端，偶数区段对应通信协议中的受端。

为了节省配线时间，建议企业提前准备好20个采集分机各自的PLC接口用线缆，线缆的一端接采集分机，另一端按照附录中对应的端子序号做好标记，并压好管状端头(线径不超过1mm2)。线缆长度依据企业规划的20个采集分机安放位置而定，最少6米。

待测企业的电流采集接口，应接在室外监测系统实验室既有的电流输出线缆上。线缆集中在机柜的右侧(面向机柜正面时)下部，长度约1米左右。电缆侧电流输出线缆单根，不用绕圈。钢包铜引接线电流输出线缆饶5圈，可实现30A测量功能。GTJ(TH)304-072-2018《ZPW-2000区间轨道电路室外监测及诊断系统软件功能测试大纲(V1.0)》中表1，在执行过程中室外监测系统实验室提供的仪器是示波器(品牌：泰克，型号：DPO 4104B)，其探头最大承受电压为300V。当企业PLC总线工作电压较高时，应自行准备合适的示波器探头(如高压探头等)。

实施例3：如图1、图2、图3、图4、图5及图6示，一种区间轨道电路室外监测与诊断方法，包括设备传输要求步骤及采集功能的测试步骤。

设备传输要求包括以下步骤：

步骤1.1、设备传输要求的防雷措施测试步骤：观察每条PLC总线的室内外分界口。

期望结果为每条PLC总线的室内外分界口应设置有独立的防雷器。

步骤1.2、设备传输要求的PLC总线间的可靠隔离测试步骤：观察多总线之间的电源和通信设置方式。

期望结果为PLC总线之间的电源是相互隔离的。

PLC总线之间的通信线是相互隔离的。

步骤1.3、设备传输要求的支持采用2芯电缆传输测试步骤：观察室内外通信总线。

期望结果为每条总线支持采用2芯电缆进行通信传输。

步骤1.4、设备传输要求的载波模式的测试步骤：通过示波器/频谱分析仪监测PLC总线上通信频点。

期望结果为通信频点应大于30kHz。

采集功能包括以下步骤：

步骤2.1、采集功能的电缆侧电测试步骤：结合图1和图2搭建测试环境。将被测设备采样端连接至室外模拟环境，选择任一采集分机进行如下测试：

输入本区段移频信号(测试组指定任意两组载频和低频)，幅度为150mA的电流信号，在室外监测接口协议显示平台上观察。

输入本区段移频信号(测试组指定任意两组载频和低频)，幅度为300mA的电流信号，在室外监测接口协议显示平台上观察。

输入本区段与相邻区段移频混合信号输入本区段移频信号(测试组指定任意两组载频和低频)，且本区段信号幅度为150mA，相邻区段信号幅度为300mA，在室外监测接口协议显示平台上观察。

期望结果为：在室外监测接口协议显示平台实时值界面，观察实时值，精度满足±2％。

在室外监测接口协议显示平台实时值界面，观察实时值，精度满足±2％。

在室外监测接口协议显示平台上，能正确识别并显示本区段载频下的信号。

步骤2.2、采集功能的钢轨引接线电流测试步骤：结合图1和图2搭建测试环境。将被测设备采样端连接至室外模拟环境，选择任一采集分机进行如下测试：

期望结果为：在室外监测接口协议显示平台实时值界面，观察实时值，精度满足±2％。

在室外监测接口协议显示平台实时值界面，观察实时值，精度满足±2％。

在室外监测接口协议显示平台上，能正确识别并显示本区段载频下的信号。

步骤2.3、采集功能的采集功能的温度测试步骤：待被测设备稳定运行后，通过室外监测接口协议显示平台实时值界面读取该节点的温度信息。

期望结果为：在室外监测接口协议显示平台实时值界面，观察实时值，精度满足±2℃。

步骤2.4、采集功能的采集功能的变化测试测试步骤：结合图1和图2搭建测试环境。通过过车模拟装置生成所需变化信号。打开室外监测接口协议显示平台曲线界面。

模拟300km时速，进行连续三个区段的信号施加(测试组指定任意一组载频和低频)。

单总线稳定运行后，在室外监测接口协议显示平台实时值界面进行观察。

任意选取一个测试点对钢轨引接线电流传感器，施加本区段移频信号(测试组指定任意两组载频和低频)，幅度为5A的电流信号。

期望结果为：在室外监测接口协议显示平台曲线上，可以观察到连续的过车信号，采集到的钢轨引接线电流信号变化规律与模拟装置生成的信号变化一致。

在室外监测接口协议显示平台实时值界面，单总线所有节点均能稳定通信。

在室外监测接口协议显示平台实时值界面，可以看到所施加的信号。

表1测试用例项目

表2采集功能测试记录表(室外监测部分)

表3待测厂家模拟电缆配线端子组合接线要求

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。