第２２卷 第５期 Ｖ６１．２２ ＮＯ．５ 电子设计工程 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１４年３月 Ｍａｒ．２０１４ 轨道电路叠加电码化入口电流的计算 赵喜桢 （西安思源科创轨道交通技术开发有限公司陕西西安７１００５４） 摘要：设计了一种轨道电路叠加电码化入口电流的计算程序，采用二端口网络级联的计算方法，将若干个二端口网 络看做一个二端口网络，再利用二端口网络自身参数的特性，形成计算算法。利用ＶＢＡ集成开发环境，设计了轨 道电路叠加电码化入口电流的计算程序，该计算程序使用ＥＸＣＥＬ界面，计算速度快，利于数据保存。本文以２０００ 频率的电码化信号为例进行了计算说明，与ＺＰＷ２０００电码化电路模拟设备搭接的试验电路测试结果近似相等，理 论计算与实际模拟电路相互之间很好的得到了验证。 关键词：电码化；入口电流；二端口；计算 中图分类号：ＴＮ７１０ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—６２３６（２０１４）０５—００１４—０３ Ｔｈｅ ｅｎｔｒａｎｃｅ ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｃｋ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｖｅｒｌａｐ ｃｏｄｉｎｇ ＺＨＡ０ Ｘｉ—ｚｈｅｎ （施’ａｎ Ｓｉｙｕａｎ Ｋｅｃｈｕａｎｇ Ｒａｉｌ Ｔｒａｎｓｉｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｇｏ．Ｌｔｄ，Ｘｉ’ａｎ ７ １ ００５４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ａ ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ ｅｎｔｒａｎｃｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｃｋ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｖｅｒｌａｐ ｃｏｄｉｎｇ．Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃａｓｃａｄｅｄ ｔｗｏ ｐｏｒｔ ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｙｏｕ ｃａｎ ｐｕｔ ａｐｌｕｒａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｗｏ ｐｏｒｔ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｓ ａ ｔｗｏ ｐｏｒｔ ｎｅｔｗｏｒｋ，ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｗｏ ｐｏｒｔ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＶＢＡ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｇｒａｍ ｆｏｒ ｅｎｔｒａｎｃｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｃｋ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｖｅｒｌａｐ ｃｏｄｉｎｇ，ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＥＸＣＥＬ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｆａｓｔ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ２０００ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｄｉｎｇ ｉｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ａｎａｌｏｇ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ｅｑｕａ１．Ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ａｎａｌｏｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｒｅ ｗｅｌｌ ｖａｌｉｄａｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｄｉｎｇ；ｅｎｔｒａｎｃｅ ｃｕｒｒｅｎｔ；ｔｗｏ ｐｏｒｔ ｎｅｔｗｏｒｋ；ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ 为了保证列车行车安全和提高运输效率，使机车信号车 载设备能连续不断地接收到地面信息而不间断显示，需在站 内原轨道电路的基础上进行电码化Ⅲ。所谓电码化（即轨道 电路叠加电码化），指的是由轨道电路转发或叠加机车信号 信息技术的总称。 将钢轨上传输的电码化信号短路，形成的短路电流即为机车 信号车载设备接收的感应电流，机车信号车载设备提取出感 应电流中的低频信息指示列车行驶。 ｃ＝：＝＝＝＝ 列车行驶方向 入【＝＝ｌ＝电流测试点 绝缘节 电码化信号 分为载频及低频信息，低频信息为传输 的有效信号，在叠加电码化区段，机车第一轮对进入轨道区 Ｃ ｏ ▲，／ ＼ 段时，钢轨内传输机车信号信息的电流（入Ｉ：１电流，指载频 电流）应大于最小电流的，方可满足机车信号车载设备 正常接收。 Ｉ ／ ｆ ＾ ｔ 女 霉 隔离匹配设备 ▲ 本文以轨道电路叠加ＺＰＷ２０００电码化轨道电路为例，叙 述一种计算电码化人口电流的方法。 ２ＫＭ模拟电缆 ▲ ＾ １电码化传输电路 ＺＰＷ２０００电码化传输电路包括ＺＰＷ２０００发送设备、防 雷设备、隔离设备、轨道电路设备中的扼流变压器（或轨道 变压器）、钢轨等，其传输原理见图１所示。 当列车踏人电码化轨道电路时，列车轮对短路钢轨，即 收稿日期：２０１４一叭一０８ 稿件编号：２０１４０１０５７ 限流装置 训异扑帐 ＾ ＾ 图１电码化传输电路 Ｆｉｇ．Ｉ Ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｃｏｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ 作者简介：赵喜桢（１９８２—），男，陕西西安人，工程师。研究方向：铁道信号。 一ｌ４一 赵喜桢 轨道电路叠加电码化入口电流的计算 ２计算界限及方法 ２．１计算界限 ｒＩ ２＋ａ・／ 、 ＋４：ｏ Ｉ，利用二端口Ａ参数特性 ｍｌ ２－ｉ由于防雷设备为可调变压器，一次与二次圈数的比值是 根据轨道区段长度的变化而调整，这样就不利于将其纳入整 个系统的计算，故将整个系统的计算从模拟电缆开始。 由于电码化入口电流测试点为列车第一轮对刚踏人轨道 区段的位置（轨道区段绝缘节内侧），该点为电码化信号传 输最远的有效位置，是轨道线路上短路电流最小的位置，该 即可计算出终端设备的电压、电流、阻抗等数据。得出终端 数据后，再一级一级往前推算即可得出每个设备入口端的 数据。 ３计算程序设计 为了具备良好的界面，并利于数据保存，采用Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ ｆｏｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（ＶＢＡ）开发环境 编写程序，作为非 常流行的应用程序开发语言Ｖｉｓｕａｌ ｂａｓｉｃ的子集，ＶＢＡ具有 ＶＢ语言的大多数特征和易用性，它最大特点就是将Ｅｘｃｅｌ作 为开发平台来开发程序，可以应用Ｅｘｃｅｌ的所有现有功能，例 如数据处理、图表绘制、数据库连接、内置函数等。 在Ｖｉｓｕａｌ ｂａｓｉｃ编辑器中将上述算法编写为程序语言，编 写界面程序（表格）以及数据显示程序等，首次运行宏指令 后，在ＥＸＣＥＬ界面中将显示各输入条件（频率、电源、阻抗、 电缆参数等），根据计算的需要填写输人条件，运行宏指令， 若诊断无误，在程序界面中即显示各设备人口端的电压、电流、 阻抗及变化的角度等参数，若诊断有误，检查有误的输入条 件并重新填写后在运行宏指令，这样，计算得出的数据便可 以用ＥＸＣＥＬ文档的形式保存，程序运行流程如图３所示。 点短路电流达到要求即整个区段的短路电流均能满足机车信 号车载设备的接收。因此，整个系统的计算在该区段的入口 短路点结束。 ２．２计算方法 ＺＰＷ２０００电码化传输电路符合二端口网络 的链路连接 方式，可将整个电码化叠加电路整理为一个二端口网络，根 据二端口网络参数中人口端与出口端各参数的关系，可计算 出终端设备的电压、电流及其角度等数据，然后再一级一级 往前推算，可得出电路中每个设备入口端的电压、电流等数据， 具体算法如下： ｆ ］一ｆ／ｌ二ｌＡ ］ｆ ］ Ｃ Ｄ八，２ｊ ＺＰＷ２０００电码化传输电路中的每一个设备都可以用二端 口网络的形式来表示（如图２所示），用式子表示为： 图２二端口网络 Ｆｉｇ．２ Ｔｗｏ ｐｏｒｔ ｎｅｔｗｏｒｋ 设限流装置的二端口网络参数为： ｆＧ ＤＩ４ ］Ｊ， 则 ｌｆ （ＧＡ１ Ｄ， ］ＪｔｆＡ Ｊ］；模拟电缆的二端口网络参数为：（乏 Ｂ２］ 则［乏］＝（乏 ］（ ］；按照电路的链接依次类推： （乏 ］ 图３程序框图 Ｆｉｇ．３ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｐｒｏｇｒａｍ ４计算举例 ４．１举例参数（输入条件） （ Ｄ， Ｊｔ．Ｉ，＋１］ 整理以上Ｊ＇Ｓ程得： 以不对称高压脉冲轨道电路叠加ＺＰＷ２０００电码化轨道电 路为例。 １）电码化频率 ２ ０００ Ｈｚ，输入电压为１００ Ｖ； ２１轨道电路极限长度＝９００ ｍ； ３）钢轨一次参数 】：Ｒ＝Ｉ．３０６ ｌ￣／ｋｍ，Ｌ＝Ｉ．３０４ ｍＨ／ｋｍ， Ｃ＝２．１９４ ｕＦ／ｋｍ； ［ ］＝（三ＤＥ，Ｊ］ｔｆ．Ｃ￣］ …（乏爱］（ ］－ｉＡ三］（ ］ （ ］＝（三 Ｂｌｌ八Ｃ ｘ￣ ］．．・（ ］，从上式 其中不难看出，整个电路可以看作是一个二端口网络。 ４）电码化电缆一次参数：Ｒ＝４７ Ｏ／ｋｍ，Ｌ＝８２６ ｍＨ／ｋｍ， Ｃ＝０．０５ ｕＦ／ｋｍ，Ｇ＝２×Ｓ／ｋｍ； ５）每１００ Ｉｎ钢轨并３３ ｕＦ电容； ６）极限道床电阻值为１ｎ・ｋｍ； ７、入口处短路电阻值为０．１５ Ｑ。 ．设 ＝ ＋ ， ＝ ＋Ｅ ，ｃ＝Ｃｏ＋ｃｌ ，Ｄ： 该输入条件转梅 牾睦的形吉 ＋ＤｌＪ， 输入由乐 Ｖ 】５． 《电子设计工程》２０１４年第５期 ４．２入口电流指标 出的结果如图４所示。 入口电流在最不利道床电阻下，不小于０．５Ａ。 ４．３计算得出的数据 按照以上输入条件进行计算，执行宏运行指令，计算得 图４中，第２～７行为输入条件，第９—１２行为计算结果， 入口处短路电流计算结果位置为（１０，Ｔ），即０．７７２ Ａ，大于 最不利条件下人口电流指标０．５ Ａ，计算得出的结果合格，与 ８ 叠 Ｑ 阻抗１ｏｏ ｌ。 。 ６ＯＯ． １７—２ ２０ ４０９Ｉ１ ２０ ０ ３２６５－５ ２３４ ０Ｉｌ ９０ ２３５６５ ３２３Ｌ ３Ｏ５６ ９０ ２３６５５ ３２１３ ３０５６ ２ ６４４２９ ３Ｉ ３５ ０／ ｌ ５０３ —３３ｌ ５２５．２—３５ ３３９．６７９ ５—６１．５ ５０２—６ｌ１ ５５ ４ —６ ３Ｉ ２５．３４ ８．２８６ ２５．３４ ８．２８６ ２．Ｏｅ９８ ８．０４６ ０．１５ 图４举例计算结果 Ｆｉｇ．４ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｅｘａｍｐｌｅ ０ ＺＰＷ２０００电码化电路模拟设备搭接的试验电路测试结果近似 相等，理论计算与实际模拟电路相互之间很好的得到了验证。 ［２］北京全路通信信号研究设计院．ＴＢ厂Ｉ’２４６５—２０１０．铁路车站电 码化技术条件【ｓ】．北京：中国铁道出版社，２０１０． ５结束语 理论计算一方面能够在理论上指导实际工程项目，另外 一［３］邱关源．电路【Ｍ】．４版．北京：高等教育出版社，２００２． ［４］赵喜桢．２５Ｈｚ相敏轨道电路的计算［Ｊ］．铁道通信信号，２００７， ４３（７）：２８－３０． ＺＨＡＯ Ｘｉ—ｚｈｅｎ．Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ２５Ｈｚ ｐｈａｓｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｔｒａｃｋ ｃｉｒｃｕｉｔ［Ｊ］． 方面又对实际工程项目提供了验证依据。这种以二端口网 络级联链路计算的方法既可以将若干个二端口 看做一个二 端口，也可以将一个复杂的二端口分解为若干个简单的二端 口，便于根据工程实际选取不同的方案。而利用ＥＸＣＥＬ的表 格界面，嵌入ＶＢ程序语言，便于实现各类计算程序，计算 速度迅速，且数据保存方便。这种方法已经成功应用在轨道 电路电码化人口电流计算的工程应用当中，为工程开发提供 了极大便利。 参考文献： ［１】林瑜筠．机车信号车栽系统和站内电码化［Ｍ］．北京：中国铁 道出版社．２００８． Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｉｎａｇｌｌｉｎｇ＆Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，２００７，４３（７）：２８－３０． 【５］王鸿儒．Ｅｘｃｅｌ ＶＢＡ程序设计［Ｍ】．北京：中国铁道出版社，２００５． 【６】铁路信号维护规则技术标准Ｉ［ｓ１．北京：中国铁道出版社． ２００８． ［７］张大为，李军，马海虹．ＭＭＩＣ ＬＮＡ设计中无源二端口网络 相关特性分析『Ｊ］．现代电子技术，２０１３（７）：１３２—１３５． ＺＨＡＮＧ Ｄａ—ｗｅｉ，ＬＩ Ｊｕｎ，ＭＡ Ｈａｉ－ｈｏｎｇ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐａｓｓｉｖｅ ｔｗｏ－ｐｏｒｔ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｎ ＭＭＩＣ ＬＮＡ ｄｅｓｉｇｎ［Ｊ］．Ｍｏｄｅｒｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，２０１３（７）：１３２—１３５． （上接第１３页） ＧＡＯ Ｙｕｅ－ｈｕａ．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｔｒａｃｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ 『Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，２００９，２５（３—２）：３０７—３０８． ｖｅｈｉｃｌｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｅｎｓｏｒ ｌＪ１．Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００９，３０（１）：１３４—１３７． ［６］熊青，戴启军，宋亚楠．基于ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机的低功耗 电子血压计设计【Ｊ］．电子设计工程，２０１ １，１９（１４）：１８４—１８６． ＸＩＯＮＧ Ｑｉｎｇ，ＤＡＩ Ｑｉ－ｊｕｎ，ＳＯＮＧ Ｙａ－ｎａｎ．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｉｒｃ ｓｐｈｙｇｍｏｍａｎｏｍｅｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＳＰ４３０Ｆ１４９［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ［５】郑小彪，姚振东ＡＤ７７９４在高精度低功耗测量装置中的应用 ［Ｊ］．微计算机信息，２００９，２５（３—２）：３０７—３０８． ＺＨＥＮＧ Ｘｉａｏ－ｂｉａｏ，ＹＡＯ Ｚｈｅｎ－ｄｏｎｇ．Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｕｌｔｒａ－ Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｅｍｐｌｏｙｅｄ ＡＤ７７９４ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１ １，１９（１４）：１８４—１８６． 欢迎订阅２０１４年度《电子设计工程》（－ｇ－２１￣＇］） 国内邮发代号：５２—１４２ 国际发行代号：Ｍ２９９６ 订价：１５．００元／期３６０。Ｏ０元／年 一ｌ６一
