25Hz相敏軌道電路智能診斷系統(tǒng)

李延紅

蘭州局集團(tuán)公司蘭州電務(wù)段 甘肅 蘭州 730050

1 引言

由于目前鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中沒(méi)有針對(duì)25Hz相敏軌道電路室外信號(hào)設(shè)備電特性的采集,當(dāng)25 Hz相敏軌道電路發(fā)生故障時(shí),電務(wù)人員只有到達(dá)現(xiàn)場(chǎng),通過(guò)測(cè)試才能判斷設(shè)備的故障性質(zhì)和故障范圍,無(wú)法預(yù)先故障定位,有針對(duì)性地做好設(shè)備故障處理準(zhǔn)備,造成25 Hz軌道電路故障處理的時(shí)間較長(zhǎng),一定程度上影響了鐵路運(yùn)輸效率[1]。

25 Hz軌道電路智能診斷系統(tǒng)是既有信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)對(duì)25 Hz軌道電路室外設(shè)備電特性的監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)的運(yùn)用能夠?yàn)?5 Hz軌道電路設(shè)備的狀態(tài)修提供詳細(xì)、必要和準(zhǔn)確的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)掌握25 Hz軌道電路的運(yùn)用狀態(tài),為實(shí)現(xiàn)25Hz軌道電路室外設(shè)備的狀態(tài)修做出有力的支撐。可及時(shí)預(yù)防設(shè)備故障的發(fā)生,一旦發(fā)生設(shè)備故障,可實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)快速定位、壓縮故障處理時(shí)間。降低了信號(hào)工的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

2 智能診斷系統(tǒng)構(gòu)成

智能診斷系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、通信傳輸模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和報(bào)警模塊五部分構(gòu)成[2]。

2.1 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊是對(duì)25Hz相敏軌道電路室外設(shè)備電壓、電流進(jìn)行采集,并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)分析模塊,采集模塊是診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)[3]。采集的數(shù)據(jù)有軌道變壓器(BG)I次側(cè)電壓、鋼軌引接線(xiàn)電流、軌面電壓、電纜電壓等。

軌道變壓器(BG)I、次側(cè)電壓值的采樣點(diǎn)選取XB箱內(nèi)配線(xiàn)端子;

送、受端鋼軌引接線(xiàn)電流、電壓值的采樣點(diǎn)選取扼流變壓器軌道圈1、2端子電壓和電流;

電纜電壓值的采樣點(diǎn)可以選取方向盒電纜端子的電壓;

2.2 通信傳輸模塊

通信傳輸模塊是將采集模塊的數(shù)據(jù)及時(shí)上傳到數(shù)據(jù)分析模塊。

2.3 電源模塊

電源模塊為采集模塊和通信傳輸模塊提供工作所需要的直流電源。

2.4 數(shù)據(jù)分析模塊

數(shù)據(jù)分析模塊通過(guò)接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判斷出故障的范圍。先進(jìn)行初步判斷故障范圍,然后再進(jìn)一步細(xì)化分析具體的故障點(diǎn)。同時(shí),通過(guò)采集到的數(shù)據(jù)可以分析出是否有工頻信號(hào)的干擾。該模塊是診斷系統(tǒng)的核心部分。

2.5 報(bào)警模塊

報(bào)警模塊的主要作用是將數(shù)據(jù)分析模塊得出的故障內(nèi)容展現(xiàn)到顯示界面中,通過(guò)形象易懂的人性化界面,幫助用戶(hù)分析故障處所,以方便用戶(hù)快速完成故障的診斷和維修。該功能還可以設(shè)置語(yǔ)言報(bào)警,以便更及時(shí)地為用戶(hù)提供報(bào)警信息。在故障報(bào)警模塊中同時(shí)還集成了報(bào)警維修建議功能,針對(duì)不同的故障內(nèi)容,提供給用戶(hù)有針對(duì)性的維修建議。通過(guò)此模塊,用戶(hù)將更有效地完成診斷及分析工作。

3 采集單元主要技術(shù)參數(shù)

3.1 XB箱采集單元

采集內(nèi)容:XB箱輸入和輸出的電壓、電流;

采集點(diǎn):XB箱內(nèi)配線(xiàn)端子;

采集量程:電壓0～220V;

采集精度:電壓±1%,電流±2%;;

測(cè)試方式:實(shí)時(shí)在線(xiàn)測(cè)試。

3.2 扼流變壓器采集單元

采集內(nèi)容:扼流變壓器信號(hào)圈和軌道圈25 Hz電壓、電流;

采集點(diǎn):扼流變壓器箱;

采集量程:電流0～10A;

采集精度:電壓±1%,電流±2%;

測(cè)試方式:實(shí)時(shí)在線(xiàn)測(cè)試。

3.3 電纜采集單元

采集內(nèi)容:電纜電壓、電流;

采集點(diǎn):方向盒電纜端子;

采集量程:電壓0～220V,電流0～10 A;

采集精度:電壓±1%,電流±2%;

測(cè)試方式:實(shí)時(shí)在線(xiàn)測(cè)試。

4 系統(tǒng)故障診斷流程

4.1 診斷思路

(1)通過(guò)采集的電壓、電流值進(jìn)行比較,推斷出故障點(diǎn)在采集點(diǎn)之前還是之后。

(2)將25 Hz相敏軌道電路設(shè)備組成分成三部分,即送端設(shè)備,送端至受端設(shè)備,受端設(shè)備。

(3)當(dāng)判斷為送端設(shè)備故障、送端至受端設(shè)備故障或受端設(shè)備故障后,再通過(guò)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步判斷,縮小故障范圍,進(jìn)行故障定位。

4.2 送端設(shè)備故障

判斷為送端設(shè)備故障時(shí):①當(dāng)E處電壓或電流升高,則為送端扼流變壓器故障;②當(dāng)E處電流降低和電壓降低,D處電流升高,則為送端XB箱至扼流變壓器間電纜故障;③當(dāng)D處電流降低,C處電壓正常,則為XB箱內(nèi)設(shè)備故障;④當(dāng)C處電壓降低,B處電壓正常,則為B處方向盒至XB箱間電纜故障;⑤當(dāng)B處方向盒電壓降低,A處方向盒電壓正常,則為A處至B處方向盒間電纜故障。

4.3 送端設(shè)備至受端設(shè)備故障

判斷為送端設(shè)備至受端設(shè)備故障時(shí):①當(dāng)F處電流升高,G處電流降低,則為短路故障;②當(dāng)F處電流降低,電壓升高,則為開(kāi)路故障。

4.4 受端設(shè)備故障

判斷為受端設(shè)備故障時(shí):①當(dāng)H處電流降低或電壓升高時(shí),則為受端扼流變壓器故障;②當(dāng)H處電流升高,I處電流降低或電壓升高,則為受端XB箱至扼流變壓器間電纜故障;③當(dāng)I處電流升高,J處電流降低或電壓升高,則為受端XB箱內(nèi)設(shè)備故障;④當(dāng)J處電流升高,K處電流降低或電壓升高,則為K處方向盒至XB箱間電纜故障;⑤當(dāng)K處電流升高,L處電流降低或電壓升高,則為L(zhǎng)處方向盒至K處方向盒電纜故障。

5 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

(1)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)室外設(shè)備電壓、電流的采集,電務(wù)人員可以實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)用狀況。

(2)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析,可以提供準(zhǔn)確的預(yù)警信息。

(3)為設(shè)備故障處理提供可靠的數(shù)據(jù)支撐,對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的定位。

(4)采集模塊不僅可以采集25Hz電壓,還可以采集50Hz電壓,為判斷軌道區(qū)段是否受到工頻干擾提供判斷依據(jù)。

6 總結(jié)

智能診斷系統(tǒng)解決了對(duì)25 Hz軌道電路室外設(shè)備監(jiān)測(cè)的空白,該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)設(shè)備電壓、電流等數(shù)據(jù)的采集,充分發(fā)揮數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)設(shè)備維護(hù)的趨勢(shì)化分析指導(dǎo)作用,實(shí)現(xiàn)了25 Hz軌道電路設(shè)備異常報(bào)警和故障診斷,為維修提供了科學(xué)的數(shù)據(jù),對(duì)壓縮故障處理時(shí)間,提高運(yùn)輸效率具有重要意義。同時(shí),推動(dòng)了電務(wù)維修向綜合化、智能化、信息化發(fā)展。