机车信号车载设备测试—灵敏度测试

摘要：本文介绍了机车信号车载设备的测试中灵敏度测试的必要性，并详细阐述了灵敏度测试的环境搭建，对测试时间过长进行改进。

Abstract: This paper introduces the necessity of the sensitivity test in the test of locomotive signal vehicle equipment, and expounds the setting of the sensitivity test in detail, and improves the long test time.

关键词：机车信号车载设备；机车信号灵敏度；灵敏度测试；电压法；频率响应；电阻匹配

一、引言

随着科技的飞速发展，我国的铁路已进入高铁时代，为了保证行车的安全，给列车司机在高速运行状态下的瞭望及操作一个充足的反应时间，机车信号设备渐渐成为了主体化机车信号设备。运行速度的不断提高，对机车信号车载设备的日常检测维护尤为重要，如何在高速运行的状态下，准确有效的译码成为保证运行的关键。这里对机车信号灵敏度（以下简称为灵敏度）的要求越来越高，对机车信号车载设备的灵敏度测试成为必测项目，需要测试该设备的灵敏度是否在规定范围内。 二、机车信号灵敏度

机车信号灵敏度是使机车信号设备稳定译码的最小钢轨短路电流，是以输出显示（即上灯显示）为指标的项目，指在机车信号输入阻抗为4KΩ±0.4KΩ，钢轨最小短路电流时，机车信号能正常接收到机感信号能量的钢轨短路电流值及主机电压值的范围。这里的灵敏度是在轨道电路最不利的条件下，能够正常接收主机工作电流，保证机车信号双路接收，并能够正确有效的译码，从而保证行车安全。灵敏度过高会造成车载主机易受干扰信号影响，引起译码错误，导致机车信号误动作。灵敏度过低会导致机车信号丢码，延时收码，极有可能造成较严重后果。

三、灵敏度测试的实现 1、灵敏度测试方案

机车信号车载设备的测试可以有两种方式：电流法与电压法。 ①、电流法测试

电流法是将模拟的轨道信号通过线缆缠绕到机车感应器上，由机车感应器接收信号，通过接线盒传送给机车信号主机板，由主机板进行译码，并执行相应操作，根据测量模拟的轨道信号的电流值与机车信号上灯情况，测试接收灵敏度的范围，这种测试方式与机车感应器频率响应测试方法类似。

机车感应器安装在机车上，对安装位置要求很严格，在列车运行过程中，机车感应器与钢轨间垂直距离有不大于5mm的距离，且钢轨的发码辐射能力也与线缆不同，所以，发送到线缆上的发码能量无法与实际发送到钢轨上的发码能量进行量化的匹配。例如：在移频550Hz下，当钢轨短路电流为113mA时，机车感应器接收电压值为15.9±1.2 mV，目前暂时无法精确计算出发送到电缆上的发码能量值为多少，且在机车感应器缠绕线缆圈数为多少时，机车感应器能够接收到通等能量的轨道信号。由此可见，采用电流法测试机车信号接收灵敏度会有很多中间环节及不确定因素，本方案不予采纳。

图3.1 电流法测试 ②、电压法

电压法则是抛开机车感应器，直接将模拟的轨道信号连接到机车信号车载设备的对应插口，根据机车信号上灯情况及主机接收信号的电压值，测试接收灵敏度的范围。

电压法测试是将发码信号通过端子直接连接到机车信号主机上，由测试台自动调节发码的电压值，来判断出可靠工作点、可靠不工作点的主机电压值，从而实现对机车信号接收灵敏度的测试。

图3.2 电压法测试 2、测试的实现

①、测试系统环境搭建

图3.3 灵敏度测试结构

在硬件环境中，由于测试项目较多，不止是灵敏度一项，且对A/D运算速度要求很高，故采用DSP高速运算CPU。将各制式、载频及灯码等信息预编译到FPGA（可编程逻辑阵列）中，当需要发送某一灯码时，可直接到其中读取相应数据，进行运算。这样既解决了CPU没有大量内存存储静态数据，同时也提高了程序的运行速度。

进行灵敏度测试时，先由CPU根据制式、载频、低频等信息到FPGA（可编程逻辑阵列）中，查找并读取相应信号的逻辑数据阵列，分成两路通道，分别经过D/A模块，将该信号的数据阵列，转换成模拟信号，再经过运放电路，产生波形并将信号放大，调整之后的信号直接连接到机车信号主机的机车感应器接口上，将信号直接传送给机车信号主机，由机车信号主机进行译码，这里根据发出信号的能量值及信号机的上灯情况，确定机车信号灵敏度的范围。