哈大铁路客运专线信号设备低温试验研究

2012-11-27付立民

铁道标准设计 2012年5期

付立民

(北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073)

1 试验内容

被测设备包括调谐匹配单元ZPW·PT(1 700～2 600 Hz)，站内防雷匹配变压器ZPW·BPLN，空心线圈ZPW·XKD，机械空心线圈ZPW·XKJD(1 700～2 600 Hz)，地面电子单元LEU、车载CAU和有源、无源应答器等共计14种设备，试验设备温度指标控制在－50～+70℃进行;线缆包括不同规格的阻燃铜芯线、阻燃镀锡铜芯线、阻燃屏蔽线、阻燃铜芯纽绞线、阻燃镀锡铜芯纽绞线、阻燃广播电缆线、阻燃镀锡屏蔽电缆线、热缩套管、尼龙扎带等，试验材料温度指标控制在－40～+70℃进行。

客专ZPW－2000A室外设备判定指标依据《客运专线铁路信号产品暂行技术条件汇编(一)》中“ZPW－2000A无绝缘轨道电路设备”室外设备相应低温技术指标。车载CAU目前没有对应标准可参考，所以综合机械工业仪器仪表综合技术经济研究所提供的2种产品(汽车电子设备、太阳能设备室外设备)的冰冻试验的试验方法，以及《铁道机车车辆电子装置》(TB/T3021—2001)中环境试验的低温及湿热试验标准进行试验。LEU和有源、无源应答器的判定依据功能测试文件的规定，线缆类判定依据外观检查及绝缘测试。

2 试验方法

2.1 ZPW－2000A室外设备试验方法

ZPW－2000A型客运专线无绝缘轨道电路室外设备主要有2种测试方法。

(1)对于调谐匹配单元的调谐部分、空心线圈与机械空心线圈采用四线测试法，四线测试法等效电路见图1。

图1 四线测试法等效电路

其中R等效为被测器件，通过U/I源的测试线为器件提供恒流，通过采样线测量R两端的电压。而测试线和采样线均存在等效电阻，当流经的电流较大时，势必产生比较大的压降。由于采样线直接接到负载两端，且输入阻抗极高，故流过这2根导线的电流可视为零，从而能精确读取负载两端电压。

试验时，首先将被测设备放入低温箱，在低温环境下贮存4 h，测试时通过调整信号源，对被测设备两侧加以一定频率一定幅值的电压，测量仪表会测量出设备两侧的电压值与通过设备的电流值，测量仪表通过计算可以得到被测设备的阻抗值。

(2)对于调谐匹配单元的匹配部分与站内防雷匹配变压器采用测量输出电压的方法。匹配变压器测试接线参见图2。

图2 匹配变压器测试接线图

试验时，首先将被测设备放入低温箱，在低温环境下贮存4 h，测试时通过调整信号源，对被测设备的V1、V2端加以一定频率一定幅值的电压，测量设备E1、E2端的电压值。

2.2 应答器设备试验方法

根据LEU和应答器技术性能，LEU正常工作状态为可以向有源应答器发送LEU默认报文;应答器正常工作状态为可以通过BEPT正常读写报文。根据当前所具备的测试条件，应答器低温测试包括以下5项内容，分别是:常温环境中测试台“灌封后测试”、应答器功能测试、低温环境中应答器功能测试、恢复至常温后的应答器功能测试、测试台“灌封后测试”。

测试台“灌封后测试”是在测试环境中，用测试台对应答器的基础功能测试。通过灌封后测试的应答器，即表示该应答器的所有功能完好。

应答器功能测试低温连线方法如下:将应答器放入高低温箱，为防止通信屏蔽在应答器与高低温箱金属底面之间放置泡沫板(高低温箱四壁均为金属，应答器是基于无线耦合的通信方式，直接将应答器放在金属底面上会对应答器的功能造成影响);将BEPT放置在应答器的上面，电脑放置在高低温箱外，通过USB延长线与箱内的BEPT相连。对有源应答器进行测试时，需将LEU与24 V直流电源相连，LEU的输出通过万可端子排与尾缆的一端相连，尾缆的另一端连至有源应答器的C接口。有源应答器详细连线参见图3所示。在－40℃环境温度下，有源应答器的正常状态应该是:BEPT读取到的报文应该是LEU向有源应答器发送的LEU默认报文。

2.3 车载设备试验方法

对由车载BTM、车载CAU和D接口电缆组成的应答器传输系统进行整体

图3 有源应答器低温测试连线图

测试，通过监测BTM的启动过程来判断CAU是否正常工作。测试时，将车载CAU放入温度箱内，通过D电缆将被测CAU与BTM相连，车载CAU的测试过程共计48 h，试验温度曲线见图4。

图4 车载CAU试验温度曲线

测试过程中当温度达到几个峰值温度(40、60、－55、－40、－30℃)时，对CAU进行上电测试;在完成整个试验恢复常温后，再进行一次上电测试。应答器传输系统正常启动时会显示如图5所示的程序界面。

图5 应答器传输系统正常启动界面

经过技术人员严格的测试与对测试结果缜密的分析，客运专线ZPW-2 000 A室外设备均能满足－40℃低温技术指标。LEU及应答器在低温环境下能够正常完成功能测试，能够正常读写报文。车载设备能在－40℃环境下能正常启动。线缆类在低温箱开箱后2 h，被测试物料拉伸、折弯、敲磕未见外观异常;恢复常温后，被测试物料拉伸、折弯、敲磕未见外观异常，线缆芯线电阻测试未见异常，多芯线电缆芯线间绝缘未见异常，所以目前使用的客运专线ZPW－2000A室外设备、车载设备、LEU、应答器及所用线缆均能保证在东北严寒环境下的正常使用。

3 试验结果

由于哈大铁路客运专线冬季无法施工，已经安装到车站及中继站内的设备不能通电运行，只能在现场进行贮存。为了有效应对低温环境对信号设备正常运行的考验，哈大信号集成项目部召集各设备厂家，查阅相关技术标准，分析了各系统设备低温贮存条件，结果表明，客运专线ZPW－2000A设备与列控中心设备的贮存温度范围为－25～+40℃，如果在低于－25℃温度环境下贮存，将会对上述设备的正常运行造成显著影响。为解决这个问题，哈大信号集成项目部在哈大铁路客运专线沿线设立了能满足设备贮存温度的库房。为此，项目部曾组织设备厂家及工程单位在哈尔滨至大连沿线进行考察，最终决定在辽阳、四平、长春设立3个具备取暖措施的库房，由工程单位人员将轨道电路室内设备、列控中心K5B设备、计算机类设备放在这些库房内进行贮存。冬季过后，为验证冬季贮存对设备是否造成了不良影响，哈大信号集成项目部组织设备厂家及工程单位，随机抽取了1个中继站的贮存设备，将设备安装到相应机柜中进行通电测试，测试表明所有冬季贮存设备都通过了相应的功能测试，能够正常工作，证明冬季贮存对设备没有造成不良影响。