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轨道绝缘节阻抗是判断轨道电路绝缘状况的一个重要指标,对列车运行安全具有相当重要的意义。然而,当前大部分测试轨道绝缘节阻抗的仪器在在线实时测量和测试精度上难以兼顾,检测轨道绝缘节阻抗,排除轨道绝缘故障成为迫切而棘手的问题。为此,本文提出了一种在线测试轨道绝缘节阻抗的方法来判断轨道绝缘状况。
本文在分析绝缘节阻抗测试原理的基础上设计了一种轨道绝缘节阻抗在线测试仪,并进行了初步试验。硬件方面,本系统采用STM32F103VECortex-M3嵌入式控制器为主控芯片,结合其他辅助电路完成阻抗的测量和显示。在激励源的选择上,本系统摒弃传统的正弦信号激励源,采用微控制器I/O口产生高频方波信号作为激励源,经过前级跟随电路和极性转换电路,设计了Howland电流源电路来输出恒流,从而大大减小了系统的复杂程度,节省了硬件开销,提高了系统的可靠性。输出恒流信号加载到被测轨道绝缘节两端,通过优越性能的INA111仪表放大器对两端电压进行放大,并由处理器内部高速ADC对数据采样,通过FIR数字滤波器滤除牵引电流回流及轨道各种低频率干扰信号,分离出能够表征绝缘节电阻变化的信号分量。同时,为了进一步提高测量精度,本系统对电流源产生的恒流信号也做了采集和滤波,最终计算出被测轨道绝缘节阻值。软件方面,本文首先用虚拟仪器平台LabVIEW软件完成了数字滤波器的仿真和设计,嵌入式控制器程序采用KEILC编写,完成测量控制、数据采集、滤波以及按键和液晶显示。
本文设计的轨道绝缘节阻抗在线测试仪,进行了无干扰实验和抗干扰实验,实验表明,本系统测量精度高,抗干扰性能良好,可以满足在线测量。本系统为判断轨道绝缘故障,测试轨道绝缘节阻抗提供了很好的思路,具有在线实时测量、结构简单、测量精度高等优点,有良好的应用前景。