基于室內外綜合監(jiān)測平臺的軌道電路隱患分析系統(tǒng)

張力群 胡恩華 尉大光

張力群:遼寧鐵道職業(yè)技術學院 副教授 121000 沈陽

胡恩華:卡斯柯信號有限公司 高級工程師 200071 上海

尉大光:卡斯柯信號有限公司 助理工程師 200071 上海

現有的鐵路集中監(jiān)測系統(tǒng)的采集信息主要來源于信號機械室內設備，無法反映出室外設備的實際運行狀況，尤其是對軌道電路特征信息的采集還不夠完善，采集點還不能滿足日益發(fā)展的綜合故障診斷系統(tǒng)的要求，無法結合室內外軌道的情況給出綜合分析診斷。

鐵路信號設備隱患分析，依托于鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)，通過對室內外軌道電路設備運行狀況進行實時監(jiān)測，實現對室內外軌道設備運行狀態(tài)和電氣特性模擬量的綜合實時顯示、歷史查詢、智能分析，并提供設備通信狀態(tài)報警、電氣特性超限報警、智能分析預警等信息，對電務綜合維護人員起到指導作用，使其能夠及時發(fā)現故障、確認故障位置、提供維護建議，進一步縮短故障響應和處理時間?；谑覂韧饩C合監(jiān)測采集的信號設備隱患分析系統(tǒng)，是對現有的鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)的良好補充，兩者結合可以使集中監(jiān)測系統(tǒng)的智能化得到進一步提升，也為鐵路信號系統(tǒng)從“故障修”到“狀態(tài)修”的轉變提供重要的信息依據。

1 系統(tǒng)架構

一套典型的基于室內外綜合監(jiān)測平臺采集的信號設備隱患分析系統(tǒng)，包括:信號集中監(jiān)測系統(tǒng)既有的站機設備、擴展而來的室外采集部分和基于室內外采集綜合分析的智能分析系統(tǒng)等。其中擴展而來的室外采集部分組成，參見圖1。

如圖1所示，室外軌道采集器包括:采集模塊、電源模塊、通信模塊。每一個室外軌道采集器針對室外軌道采集系統(tǒng)的一個采集點。區(qū)間所有采集點數據通過CAN總線先匯集到CAN-Hub，再實時上送至集中監(jiān)測站機。

圖1 基于室內外綜合監(jiān)測平臺采集的總線圖

室內外軌道綜合采集設備的采集位置如圖2所示，其中虛線上方圓點標示的是室外采集位置，虛線下方圓點標示的是為室內采集位置。

由圖2可見，在信號集中監(jiān)測系統(tǒng)采集的ZPW-2000軌道電路室內采集(虛線下方)的基礎上，增加了室外(虛線上方)采集點，進一步擴展了軌道電路故障可定位的范圍，有效地延伸了對軌道電路可監(jiān)測的路徑，有利于維護人員快速、準確地定位故障點，提升檢修效率。

圖2 室內外軌道采集設備的采集位置

2 系統(tǒng)的采集、顯示與處理

室外一個采集點的采集項包括:電纜側發(fā)送電壓、電纜側發(fā)送電流、軌面?zhèn)劝l(fā)送電壓、軌面?zhèn)劝l(fā)送電流、發(fā)送端頻率、電纜側接收電壓、電纜側接收電流、軌面?zhèn)冉邮针妷?、軌面?zhèn)冉邮针娏?、接收端頻率、箱盒內溫濕度等。如表1所示。采集信息完善，能較好的反映出室外軌道電路的運行狀態(tài)和電氣特性，并預留進一步擴展采集點的可能。

室外監(jiān)測采集到的數據信息，通過CAN總線傳輸到集中監(jiān)測站機上，按規(guī)定協(xié)議標準解析，并在集中監(jiān)測站機上綜合顯示出來，通過實時監(jiān)測信息界面、特征量曲線信息界面、日報表信息界面等，提供給電務維護人員，進行實時調看和歷史查詢。

不僅如此，室外監(jiān)測采集到的監(jiān)測內容，還可以與室內監(jiān)測的模擬量信息顯示在同一個綜合顯示界面內，為電務維護人員直觀地展示了軌道電路采集維護的信息量全景，為電務人員和集中監(jiān)測智能分析子系統(tǒng)進行更深層次的分析，提供了第一手素材。

3 隱患分析方案和流程

通過對室外監(jiān)測采集到的電氣特性特征值，如室外電纜側發(fā)送電壓或電流、軌面?zhèn)劝l(fā)送電壓或電流、電纜側接收電壓或電流、軌面?zhèn)冉邮针妷夯螂娏?，與室內既有采集的特征值的綜合分析，經過站機智能分析子系統(tǒng)的邏輯算法可以完成如下一些故障診斷預警功能，形成對既有智能分析故障診斷功能的良好補充。

表1 室外軌道采集內容

表2 智能分析預警信息

圖3 智能分析故障預警流程圖

在室內外采集通道均有效的狀態(tài)下，智能分析系統(tǒng)對相關采集，啟動如圖3所示的智能分折邏輯流程，對可能出現的故障進行智能分析預警。

站機智能分析系統(tǒng)對相關采集進行分析與判斷后，會針對不同的采集部位給出相應的智能分析預警分析結果，其分析預警信息如表2所示。

上述報警產生后，集中監(jiān)測站機還將在設備示意圖中使用紅色警示線標識故障段，為維護人員提供直觀的故障位置信息。通過智能分析子系統(tǒng)對室內外軌道特征值的比對和分析預警，大大擴展了系統(tǒng)對軌道電路故障點的定位范圍，為電務維護人員迅速發(fā)現故障、克服故障提供了便捷有效的手段。

4 結論

綜上所述，一套典型的基于室內外綜合監(jiān)測平臺，采集的信號設備隱患分析系統(tǒng)，能夠有效地將信號集中監(jiān)測的監(jiān)測范圍，從室內擴展到信號室內外，不僅僅對室內，同時通過室外軌道采集設備，對室外軌道電路的設備運行狀態(tài)和電氣特性進行及時、準確的采集，結合鐵路信號集中監(jiān)測的智能分析子系統(tǒng)，為信號設備的維護人員提供實時詳盡的監(jiān)測數據，而且能通過集中監(jiān)測智能分析系統(tǒng)的分析算法，提供智能預警信息，提高了對故障設備維護的響應速度和故障位置定位的精確程度，最終能夠提高信號設備維護的工作效率。該系統(tǒng)還進一步豐富了鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)的功能。

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