一种轨道车辆和轨道电路电磁兼容性测试系统的制作方法

技术领域

本实用新型涉及电磁兼容测试领域，特别涉及一种轨道车辆和轨道电路电磁兼容性测试系统。

背景技术：

中国铁路运输正处在飞速发展的时期，主要表现在两个方面：一是牵引的电气化，二是设备的微电子和计算机化。微电子技术和计算机技术应用于铁道信号控制和监测系统已成为现代化铁路运输的发展趋势。

随着高速和重载铁路的不断发展，牵引功率和电流越来越大，强电干扰和弱电设备之间的电磁兼容问题也变得更加突出。对于利用钢轨作为信息传输通道的轨道电路等信号设备，牵引电流谐波以及谐间波引起的传导性干扰是影响最严重的因素之一。因而，分析电气化牵引电流产生的传导性干扰，对新型或改型的信号设备制定抗扰度指标要求，进行规范、科学的测试，对于保证其在现场安全可靠的运行具有重要的意义。

然而，目前还不论国内还是国际上均没有相应设备或系统可以对高压及大电流在各种相应轨道电路工作频率下的时域和频域的干扰分析。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术不足，提供轨道车辆和一种轨道电路电磁兼容性测试系统，可以对列车的牵引电流及电网电压的谐波进行测量及分析。

本实用新型为实现上述目的采用以下的技术方案：

一种轨道车辆和轨道电路电磁兼容性测试系统，包括用于测量列车电网电压的直流电压传感器、综合处理模块、信号转换模块、上位机及至少一个用于测量列车牵引电流的直流电流传感器；

其中，所述综合处理模块包括电压测量信号输入端、直流电流测量信号输入端、电压测量信号输出端及直流电流测量信号输出端；

所述直流电压传感器的输出端与所述综合处理模块的电压测量信号输入端相连，所述直流电流传感器的输出端与所述综合处理模块的直流电流测量信号输入端相连，所述综合处理模块的电压测量信号输出端及直流电流测量信号输出端分别与所述信号转换模块的输入端相连，所述信号转换模块的输出端与所述上位机相连；

所述信号转换模块用于将接收到的模拟信号转换成数字信号，并将所述数字信号发送给所述上位机。

在本实用新型一实施例中，所述上位机包括存储器、至少一个处理器及可执行代码，所述可执行代码存储于所述存储器内并被配置成由所述至少一个处理器执行，以实现对所接收到的各个数字信号进行信号分析，并向用户反馈分析结果。

在本实用新型一实施例中，所述综合处理模块包括第一开关电源，所述第一开关电源包括第一交流输入端、第一正电压输出端、第一负电压输出端及第一公共端；

所述第一开关电源用于将输入的交流电压转换为直流电压，并为所述综合处理模块供电。

在本实用新型一实施例中，所述综合处理模块还包括第一电阻，所述电压测量信号输入端包括第一正电压接口、第一负电压接口及第一测量信号接口，所述电压测量信号输出端包括正极及负极；

其中，所述第一正电压接口与所述第一正电压输出端相连，所述第一负电压接口与所述第一负电压输出端相连，所述第一测量信号接口分别与所述第一电阻的一端及所述电压测量信号输出端的正极相连，所述第一电阻的另一端分别与所述电压测量信号输出端的负极及第一公共端相连。

在本实用新型一实施例中，所述综合处理模块还包括第二电阻，所述直流电流测量信号输入端包括第二正电压接口、第二负电压接口及第二测量信号接口，所述直流电流测量信号输出端包括正极及负极；

其中，所述第二正电压接口与所述第一正电压输出端相连，所述第二负电压接口与所述第一负电压输出端相连，所述第二测量信号接口分别与所述第二电阻的一端及所述直流电流测量信号输出端的正极相连，所述第二阻的另一端分别与所述直流电流测量信号输出端的负极及第一公共端相连。

在本实用新型一实施例中，所述综合处理模块还包括第二开关电源，所述第二开关电源包括第二交流输入端、第二正电压输出端、第二负电压输出端及第二公共端；

所述第二开关电源用于将输入的交流电压转换为直流电压，并为所述综合处理模块供电。

在本实用新型一实施例中，所述综合处理模块还包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、单刀四掷开关，所述直流电流测量信号输入端包括第三测量信号接口、第四测量信号接口、第三正电压接口、第三负电压接口、零电势接口、第一使能接口、第二使能接口，所述直流电流测量信号输出端包括正极及负极；

其中，所述单刀四掷开关包括静触点、第一动触点、第二动触点、第三动触点及第四动触点；

所述静触点分别与所述第三测量信号接口及所述直流电流测量信号输出端的正极相连；

所述第一动触点与所述第三电阻的一端相连，所述第二动触点与所述第四电阻的一端相连，所述第三动触点与所述第五电阻的一端相连，所述第四动触点与所述第六电阻的一端相连；

所述第三电阻的另一端、第四电阻的另一端、第五电阻的另一端、第六电阻的另一端均与所述直流电流测量信号输出端的负极相连，所述第三电阻的另一端、第四电阻的另一端、第五电阻的另一端、第六电阻的另一端还均与所述第四测量信号接口相连，所述第四测量信号接口还与所述第二公共端相连；

所述第三正电压接口与所述第二正电压输出端相连，所述第三负电压接口与所述第二负电压输出端相连，所述零电势接口与所述第二公共端相连；

所述第一使能接口与所述第一正电压输出端相连，所述第二使能接口与所述第一公共端相连。

进一步的，在本实用新型一实施例中，所述综合处理模块还包括指示灯；

所述第一使能接口通过所述指示灯与所述第一正电压输出端相连。

在本实用新型一实施例中，所述轨道车辆和轨道电路电磁兼容性测试系统还包括电流整合模块，所述电流整合模块包括输出端和至少一个输入端；

其中，所述电流整合模块的每个输入端与一个所述直流电流传感器的输出端相连，所述电流整合模块的输出端与所述综合处理模块的直流电流测量信号输入端相连；

所述电流整合模块用于将接收到的多路直流测量电流叠加成一路总直流测量电流，并将所述总直流测量电流输出给所述综合处理模块。

在本实用新型一实施例中，所述轨道车辆和轨道电路电磁兼容性测试系统还包括用于测量列车电气设备的交流电流传感器，所述综合处理模块还包括交流电流测量信号输入端及交流电流测量信号输出端；

其中，所述交流电流传感器的输出端与所述综合处理模块的交流电流测量信号输入端相连，所述综合处理模块的交流电流测量信号输出端与所述信号转换模块的输入端相连。

在本实用新型一实施例中，所述轨道电路电磁兼容性测试系统还包括用于测量列车实时速度的速度传感器，所述综合处理模块还包括速度信号输入端及速度信号输出端；

其中，所述速度传感器的输出端与所述综合处理模块的速度信号输入端相连，所述综合处理模块的速度信号输出端与所述信号转换模块的输入端相连。

本实用新型的有益效果：

其一、可以实现对轨道列车的牵引电流及供电电网电压的谐波干扰进行测量及分析；

其二、可以测量轨道列车系统的噪声杂散电流。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中的一种轨道车辆和轨道电路电磁兼容性测试系统的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中的综合处理模块的电源结构示意图；

图3为本实用新型一实施例中的综合处理模块的电压测量信号输入输出电路结构示意图；

图4为本实用新型一实施例中的综合处理模块的直流电流测量信号输入输出电路结构示意图；

图5为本实用新型另一实施例中的综合处理模块的直流电流测量信号输入输出电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型做进一步说明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，为本实用新型一实施例中的一种轨道车辆和轨道电路电磁兼容性测试系统，包括多个直流电流传感器11、直流电压传感器12、交流电流传感器13、速度传感器14、电流整合模块20、综合处理模块30、信号转换模块40、上位机50；

其中，综合处理模块30包括电压测量信号输入端、直流电流测量信号输入端、交流电流测量信号输入端、速度信号输入端、电压测量信号输出端、直流电流测量信号输出端、交流电流测量信号输出端及速度信号输出端；

所有直流电流传感器11的输出端均与电流整合模块20的输入端相连，电流整合模块20的输出端与综合处理模块30的直流电流测量信号输入端相连，直流电压传感器12的输出端与综合处理模块30的电压测量信号输入端相连，交流电流传感器13的输出端与综合处理模块30的交流电流测量信号输入端相连，速度传感器14的输出端与综合处理模块30的速度信号输入端相连；

综合处理模块30的电压测量信号输出端、直流电流测量信号输出端、交流电流测量信号输出端及速度信号输出端均与信号转换模块40的输入端相连，信号转换模块40的输出端与上位机50相连；

直流电流传感器11用于测量轨道车辆的牵引电流，并将测得的直流电流发送给电流整合模块20，电流整合模块20用于将接收到的多路直流电流叠加成一路总直流电流，并发送给综合处理模块30；

直流电压传感器12用于测量轨道车辆的供电电网的电压，并将测得的直流电压发送给综合处理模块30；

交流电流传感器13用于测量轨道车辆中的电气设备的电流，并将测得交流电流信号发送给综合处理模块30；

速度传感器14用于测量轨道车辆的实时速度，并将测得列车速度信号发送给综合处理模块30；

综合处理模块30将接收到的所述总直流电流、所述直流电压、所述交流电流及所述列车速度信号发送到信号转换模块40中，信号转换模块40将接收到的所述总直流电流、所述直流电压、所述交流电流及所述列车速度信号转换成数字信号，并发送给上位机50；

上位机50中设置有用于进行信号处理的分析软件，上位机50通过所述分析软件根据用户预设的参数对所接收到的各个数字信号进行信号分析，并向用户反馈分析结果。

可以理解的是，所述信号分析包括但不限于对接收到的所述总直流电流、所述直流电压、所述交流电流及所述列车速度信号进行积分、时域分析、频域分析等处理，并将积分结果、时域分析结果及频域分析结果显示给用户；

所述预设参数包括采样频率、窗函数类型、窗长、滤波参数、分辨率带宽、噪声电流均值时间及积分时间等。

在本实用新型一实施例中，如图2所示，综合处理模块30包括第一开关电源模块31及第二开关电源模块32；

第一开关电源模块31包括第一交流输入端、+24V电压输出端、-24V电压输出端及两个0V公共端COM1；

第二开关电源模块32包括第二交流输入端、+15V电压输出端、-15V电压输出端及两个0V公共端COM2；

第一开关电源31用于将输入的220V～240V交流电压转换成±24V直流电压，第二开关电源模块32用于将输入的220V～240V交流电压转换成±15V直流电压。

在本实用新型一实施例中，如图3所示，综合处理模块30包括第一电阻R1，所述电压测量信号输入端VTC为9脚端口，所述电压测量信号输出端P1为BNC接头；

电压测量信号输入端VTC的第2脚与第一开关电源模块31的-24V电压输出端相连，电压测量信号输入端VTC的第3脚与第一开关电源模块31的+24V电压输出端相连，电压测量信号输入端VTC的第5脚与电压测量信号输出端P1的正极相连，电压测量信号输入端VTC的第5脚还与第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端分别与电压测量信号输出端P1的负极及第一开关电源模块31的0V公共端COM1相连。

在本实用新型一实施例中，如图4所示，综合处理模块30包括第二电阻R2，所述直流电流测量信号输入端IDC-LF为5脚端口，所述直流电流测量信号输出端P2为BNC接头；

直流电流测量信号输入端IDC-LF的第1脚与第一开关电源模块31的+24V电压输出端相连，直流电流测量信号输入端IDC-LF的第3脚与第一开关电源模块31的-24V电压输出端相连，直流电流测量信号输入端IDC-LF的第2脚与直流电流测量信号输出端P2的正极相连，直流电流测量信号输入端IDC-LF的第2脚还与第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端分别与直流电流测量信号输出端P2的负极及第一开关电源模块31的0V公共端COM1相连。

在本实用新型另一实施例中，如图5所示，综合处理模块30包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、单刀四掷开关S1、指示灯L1，所述直流电流测量信号输入端IDC-IT为9脚端口，所述直流电流测量信号输出端P2为BNC接头；

其中，单刀四掷开关S1包括静触点、第一动触点、第二动触点、第三动触点及第四动触点；

所述静触点分别与直流电流测量信号输入端IDC-IT的第6脚及直流电流测量信号输出端P2的正极相连；

所述第一动触点与第三电阻R3的一端相连，所述第二动触点与第四电阻R4的一端相连，所述第三动触点与第五电阻R5的一端相连，所述第四动触点与第六电阻R6的一端相连；

第三电阻R3的另一端、第四电阻R4的另一端、第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的另一端均与直流电流测量信号输出端P2的负极相连，第三电阻R3的另一端、第四电阻R4的另一端、第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的另一端还均与直流电流测量信号输入端IDC-IT的第1脚相连，直流电流测量信号输入端IDC-IT的第1脚还与第二开关电源模块32的0V公共端COM2相连；

直流电流测量信号输入端IDC-IT的第3脚与第一开关电源模块31的0V公共端COM1相连，直流电流测量信号输入端IDC-IT的第5脚与第二开关电源模块32的-15V电压输出端相连，直流电流测量信号输入端IDC-IT的第9脚与第二开关电源模块32的+15V电压输出端相连，直流电流测量信号输入端IDC-IT的第8脚与指示灯L1的一端相连，指示灯L1的另一端与第一开关电源模块31的+24V电压输出端相连；

直流电流测量信号输入端IDC-IT的第2脚及第7脚悬空。

在本实用新型一实施例中，综合处理模块30的交流电流测量信号输出端及速度信号输出端均为BNC接头；

所述交流电流测量信号输入输出电路为本领域技术人员常用电路，本实用新型对此不作特别限定，故未给出具体电路结构；

所述速度信号的输入输出电路为本领域技术人员常用电路，本实用新型对此不作特别限定，故未给出具体电路结构。

在本实用新型一具体应用场景中，直流电压传感器12为CV-4-4000/SP1，交流电流传感器13根据不同的被测设备选用PEM公司生产的不同型号的Rogowski型传感器，速度传感器14包括由CORRAIL公司生产的光学探头，速度传感器14设置在列车轮子旁，速度传感器14的信号采集端朝向铁轨，信号转换模块40包括由NATIONAL INSTRUMENT公司生产的PXIe-1073机箱及8通道动态数据采集卡PXIe-4492，所述上位机50配置有Express Card接口；

直流电流传感器11根据被测轨道列车的种类及供电方式选用不同类型及数量；

针对供电方式：如，对于第三轨供电列车，可以根据列车选用IT 1000-S/SP1或LF2005-S/SP13作为本实用新型的直流电流传感器11，对于受电弓供电列车，可以选用LF2005-S/SP13作为本实用新型的直流传感器11；上述的直流电流传感器11的数量取决于车辆的节数和接地汇流点数或车辆的受电弓的数量；

针对列车的种类：如，对于动车组，可以在每个高压变压器初级负端设置一个IT 200-S ULTRASTAB作为本实用新型的直流电流传感器11；对于机车头和高铁，可以在每个高压变压器初级负端设置一个IT 405-S ULTRASTAB作为本实用新型的直流电流传感器11。

在本实用新型一具体应用场景中，用户可以欧洲技术规范CLC/TS 50238-2的要求通过本实用新型所提供的轨道车辆和轨道电路电磁兼容性测试系统对轨道车辆的牵引电流的谐波测量；进一步的，用户还可以根据标准EN 50121-3-1的要求通过本实用新型所提供的系统对测得的牵引电流进行噪声杂散电流的测量及分析。

显然，上述实施例仅仅是为了更清楚的表达本实用新型技术方案所作的举例，而非对本实用新型实施方式的限定。对于本领域技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，在不脱离本实用新型构思的前提下，这些都属于本实用新型的保护范围。因此本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。