高速鐵路軌道電路數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)及分析

李永菲

【摘 要】在鐵路發(fā)展的過程中，通信技術(shù)也在不斷地發(fā)展，軌道電路為信號(hào)系統(tǒng)的主要設(shè)備，具有重要的作用。軌道電路屬于信號(hào)軌旁設(shè)備，綜合檢測(cè)列車每天都進(jìn)行日常檢查，積累了大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)?；诖?，對(duì)指定區(qū)段中的固定時(shí)間軌道電路檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，對(duì)高速鐵路軌道電路數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)今后發(fā)展趨勢(shì)，為今后養(yǎng)護(hù)維修提供數(shù)據(jù)支持。

【關(guān)鍵詞】高速鐵路;軌道電路;電路數(shù)據(jù);動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

【中圖分類號(hào)】U284.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）12-0073-02

在人類生產(chǎn)、實(shí)踐范圍不斷擴(kuò)大的過程中，也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的生產(chǎn)過程。在國(guó)民生產(chǎn)建設(shè)過程中，鐵路的重要性凸顯?，F(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、微電子學(xué)等技術(shù)，使數(shù)據(jù)收集、傳輸、處理與過程控制聯(lián)合成為一體，朝著智能化、數(shù)字化、自動(dòng)化的現(xiàn)代化控制領(lǐng)域發(fā)展。在鐵路運(yùn)輸?shù)倪^程中，軌道電路為行車信號(hào)自動(dòng)控制的基礎(chǔ)設(shè)備，能夠保證行車的安全，避免在行車的過程中出現(xiàn)事故。軌道電路為自動(dòng)閉塞核心，其性能會(huì)對(duì)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)性能造成影響。此外，惡劣的環(huán)境對(duì)設(shè)備造成影響，導(dǎo)致軌道鐵路故障。所以，對(duì)高速鐵路軌道電路數(shù)據(jù)的檢測(cè)具有重要作用。

1 軌道電路動(dòng)態(tài)檢測(cè)的原理

圖1為軌道電路的監(jiān)測(cè)原理，其屬于列車第一輪對(duì)分路，通過STM天線，利用分路電流信號(hào)實(shí)現(xiàn)感應(yīng)信號(hào)的創(chuàng)建，從而在動(dòng)態(tài)條件下非接觸地實(shí)現(xiàn)軌道電壓的測(cè)量技術(shù)。

利用電磁感應(yīng)，能夠通過STM線圈接收軌道電路鋼軌的傳輸電流信號(hào)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)的頻率特征相同，通過系統(tǒng)信號(hào)的連接，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)STM線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值進(jìn)行計(jì)算，公式如下：

Erms=4.44NfBPKAε

其中，4.44為常數(shù)，與安裝STM線圈的高度相關(guān);N指項(xiàng)圈圈數(shù);BPK指磁場(chǎng)強(qiáng)度變化率;f指電流信號(hào)頻率。在安裝STM線圈之后，上述都是固定值。

信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)能夠基于帶通濾波、電平變換、有效值轉(zhuǎn)換等方式使收集的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足需求處理芯片，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波，創(chuàng)建主信號(hào)、臨線、干擾和鄰區(qū)段的網(wǎng)絡(luò)，利用頻域分析技術(shù)處理主感應(yīng)數(shù)字，實(shí)現(xiàn)處理結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并且展現(xiàn)結(jié)果和存儲(chǔ)。

2 線路故障的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

軌道電路為鐵路是否空閑進(jìn)行監(jiān)督，能夠聯(lián)系列車的運(yùn)行和信號(hào)設(shè)備。軌道電路會(huì)由于道渣層厚度、材料、枕木材料與數(shù)量等因素導(dǎo)致軌道參數(shù)發(fā)生改變，能夠在最優(yōu)狀態(tài)下使軌道電路進(jìn)行工作。調(diào)整軌道電路的過程比較復(fù)雜，例如BES型25 Hz相敏軌道電路，不僅能夠計(jì)算軌道區(qū)段工作曲線，還要充分考慮適配器等其他設(shè)備是否會(huì)影響繼電器的工作相位，以此對(duì)軌道區(qū)段反復(fù)地調(diào)整。但是由于軌道電路工作導(dǎo)致出現(xiàn)問題較多，比如調(diào)整大范圍，那么在使用時(shí)會(huì)存在較大的誤差。因此，就要設(shè)計(jì)軌道電路參數(shù)，利用軌道電路對(duì)數(shù)據(jù)儀表進(jìn)行調(diào)整。錄入軌道電路電氣的特征和參數(shù)，展現(xiàn)軌道變壓器、軌道發(fā)送器、適配器扼流線圈等調(diào)整端子的正確使用方法，有效提高軌道電路的調(diào)整效率和精準(zhǔn)度。

基于“不開窗”條件下進(jìn)行測(cè)量，保證車輛能夠正常地行駛。但是，此時(shí)牽引電流要避免軌道電路的干擾。以濾波技術(shù)和A/D轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)通過單片機(jī)作為核心動(dòng)態(tài)檢測(cè)的設(shè)計(jì)。在最開始設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)區(qū)間限號(hào)的相對(duì)復(fù)雜性進(jìn)行充分考慮，站內(nèi)25 Hz相敏軌道電路信號(hào)為主要的測(cè)量對(duì)象，這個(gè)時(shí)候干擾源為50 Hz牽引電流和諧波。圖2為檢測(cè)硬件框圖，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)滿足《中國(guó)鐵路部信號(hào)維護(hù)規(guī)則技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，電壓測(cè)量的誤差≤±2%，電流測(cè)量的誤差≤±2%，抗50 Hz干擾≥60 dB。

根據(jù)信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)的特點(diǎn)，在分析信號(hào)檢測(cè)數(shù)據(jù)的過程中主要包括實(shí)時(shí)分析和對(duì)比分析兩種方法。實(shí)時(shí)分析指的是將檢測(cè)結(jié)果作為基礎(chǔ)的校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否超限。對(duì)比分析主要是分析檢測(cè)結(jié)果，并且分析工作過程中信號(hào)設(shè)備的變化過程，綜合分析檢測(cè)參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)，以此對(duì)設(shè)備發(fā)生問題的主要原因進(jìn)行判斷。在信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)過程中，軌道電路為主要的檢測(cè)項(xiàng)目，主要問題包括干擾、臨界、失格3種。

統(tǒng)計(jì)某高速鐵路軌道電路2011—2016年故障問題，并且尋找影響安全的因素。此高速鐵路開通且運(yùn)行后，軌道電路問題較少。2013年之后，問題數(shù)量有所提高，到2016年才開始降低。從2013—2015年的問題數(shù)量峰值可知，軌道電路的設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，需要加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)與更新。2017年，軌道電路的數(shù)量問題逐漸減少。高速鐵路軌道電路問題的統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)如圖3所示。

對(duì)選擇軌道電路區(qū)段監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和總體變化情況進(jìn)行分析，其時(shí)間跨度比較大，無(wú)法掌握軌道電路電壓連續(xù)變化的情況。為了分析軌道電路電壓的連續(xù)變化情況，利用某鐵路局集團(tuán)公司的5個(gè)區(qū)段中2014—2016年檢測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)入口與出口電壓的數(shù)據(jù)處理，從而得出圖4和圖5。通過圖4和圖5可知，圓圈中表示電壓抬升后軌道電路電壓，發(fā)生在2014年7月—2015年7月，整體時(shí)間段中具有平穩(wěn)的軌道電路電壓。方框中具有明顯的軌道電路電壓變化幅度，除此之外，其他時(shí)間段的軌道電路是比較穩(wěn)定的。利用現(xiàn)場(chǎng)反饋表示，要在相應(yīng)時(shí)間段調(diào)整軌道電路電壓。

3 結(jié)語(yǔ)

為了有效支持電路的監(jiān)測(cè)，對(duì)信號(hào)設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析具有重要的作用。對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析能夠得到軌道電路電壓發(fā)生變化的情況，結(jié)合已經(jīng)得出的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)軌道電路數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析，了解電路變化，分析軌道電路電壓的波動(dòng)因素。探尋智能化數(shù)據(jù)分析方法，以及時(shí)、精準(zhǔn)、有效地提供分析結(jié)果。如果能夠和通信信號(hào)檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合，利用聯(lián)動(dòng)分析，則為解決故障問題的主要途徑。

參 考 文 獻(xiàn)

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