淺談信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)道岔智能分析的實(shí)現(xiàn)方案

滕瑾就

（廣西沿海鐵路股份有限公司，南寧530003）

1 引言

隨著鐵路事業(yè)的不斷發(fā)展，道岔作為鐵路安全的關(guān)鍵設(shè)備，被賦予了更高的安全要求。道岔設(shè)備的日常維護(hù)工作量大且只能在有限的天窗時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，故障時(shí)采用傳統(tǒng)的故障后維修模式。隨著鐵路行車密度的增大，道岔故障處理及日常維護(hù)時(shí)間的增加必定影響到行車效率。為提高工作效率、減少行車干擾，智能故障診斷已成為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的必然發(fā)展方向。目前，鐵路大部分車站都配備了信號(hào)集中監(jiān)測(cè)，但只具備常規(guī)的監(jiān)測(cè)功能，僅對(duì)信號(hào)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，收集的數(shù)據(jù)由人工進(jìn)行分析。受限于人工技能的高低，分析出來(lái)的結(jié)果存在誤差，不利于設(shè)備性能的準(zhǔn)確掌握。而智能化集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)采集設(shè)備數(shù)據(jù)的同時(shí)，增加了對(duì)設(shè)備狀態(tài)的智能分析。通過(guò)智能分析，可以判斷設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài)，也可以對(duì)設(shè)備未來(lái)趨勢(shì)做預(yù)測(cè)來(lái)達(dá)到預(yù)警目的。

2 監(jiān)測(cè)智能分析系統(tǒng)總體架構(gòu)

圖1

由圖1 可見(jiàn)該系統(tǒng)利用既有微機(jī)監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)和整體結(jié)構(gòu)，在其基礎(chǔ)上擴(kuò)展了智能分析和故障診斷功能，主要有以下優(yōu)勢(shì)：①與既有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)緊密結(jié)合，數(shù)據(jù)交換完全在既有系統(tǒng)內(nèi)調(diào)用，避免因不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通訊問(wèn)題造成的系統(tǒng)響應(yīng)、數(shù)據(jù)延時(shí)與可靠性等問(wèn)題，從而使智能分析準(zhǔn)確性與及時(shí)性得到保證，也使得報(bào)警的準(zhǔn)確性與及時(shí)性得到體現(xiàn)。②利用既有資源，后期無(wú)需增加硬件投入，使智能分析系統(tǒng)的應(yīng)用更方便、成本更低、后期維護(hù)更簡(jiǎn)單。③保持與既有監(jiān)測(cè)報(bào)警的一致性、站機(jī)與終端展現(xiàn)方式的一致性。④集中的綜合調(diào)閱方式，操作更便利，在統(tǒng)一的系統(tǒng)界面中可調(diào)閱所有的站機(jī)報(bào)警和智能分析報(bào)警。

由此可見(jiàn)，在原有的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上嵌入智能分析系統(tǒng)很簡(jiǎn)便，不會(huì)影響原有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，也不需新增硬件設(shè)備，只需將智能分析系統(tǒng)集成到既有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中即可。

3 道岔監(jiān)測(cè)智能分析系統(tǒng)功能應(yīng)用

道岔設(shè)備既包含室外的轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備，又包含室內(nèi)的繼電器電路設(shè)備，故從室外設(shè)備到室內(nèi)電路設(shè)備都有可能是故障點(diǎn)，維護(hù)難度可想而知。因此，做好道岔的電氣特性分析，應(yīng)該抓好以下要素：第一，分析道岔轉(zhuǎn)換時(shí)間，發(fā)現(xiàn)道岔轉(zhuǎn)換超時(shí)問(wèn)題。第二，分析道岔動(dòng)作電流曲線，發(fā)現(xiàn)卡阻、卡缺口、抖動(dòng)問(wèn)題。第三，分析道岔功率曲線，檢查道岔密貼、轉(zhuǎn)換過(guò)程中的阻力超標(biāo)問(wèn)題。第四，分析道岔表示電壓，以便發(fā)現(xiàn)繼電器接點(diǎn)、整流元件等的電氣特性變化問(wèn)題。

因此，道岔智能分析系統(tǒng)也應(yīng)具備四個(gè)分析診斷功能，通過(guò)以下例子說(shuō)明。

3.1 基于道岔動(dòng)作曲線的智能故障診斷

道岔動(dòng)作電流曲線是反映道岔運(yùn)用質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。日常微機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)看時(shí)，應(yīng)對(duì)道岔的動(dòng)作電流曲線詳細(xì)調(diào)看，對(duì)照參考曲線對(duì)比、分析，隨時(shí)掌握道岔的電氣、時(shí)間和機(jī)械特性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)道岔轉(zhuǎn)換過(guò)程中存在的異常，對(duì)預(yù)防故障發(fā)生和消除不良隱患有著不可替代的作用[1]。

3.1.1 道岔扳動(dòng)阻力過(guò)大預(yù)警

如圖2 所示，某站道岔功率曲線相對(duì)參考曲線出現(xiàn)拱背現(xiàn)象，天窗點(diǎn)內(nèi)上道檢查發(fā)現(xiàn)尖軌滑床板有煤渣塊，清理后扳動(dòng)道岔曲線正常。此類情況道岔智能分析功能自動(dòng)對(duì)比動(dòng)作曲線與參考曲線，發(fā)現(xiàn)此異常后給出預(yù)警提示，及時(shí)有效地提示維護(hù)人員檢查室外道岔情況，做到準(zhǔn)確迅速定位故障點(diǎn)消除故障隱患。

圖2

3.1.2 道岔動(dòng)作或鎖閉過(guò)程卡阻報(bào)警

圖3

如圖3 所示，道岔從定位扳到反位的過(guò)程中反位并沒(méi)有到位，而是到了故障位的狀態(tài)，此時(shí)智能分析功能根據(jù)動(dòng)作曲線與各個(gè)繼電器狀態(tài)的情況判斷出道岔的故障情況為“道岔定位扳動(dòng)不到位：轉(zhuǎn)動(dòng)或鎖閉過(guò)程卡阻”，利用智能分析給出語(yǔ)音等方式的報(bào)警提示，能減少調(diào)閱的工作強(qiáng)度，又能做到第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障。

3.1.3 道岔動(dòng)作曲線無(wú)“小臺(tái)階”報(bào)警

“小臺(tái)階”的狀態(tài)可以直觀地反映出道岔電路中1DQJ 繼電器、斷相保護(hù)器、自動(dòng)開(kāi)閉器、整流匣等關(guān)鍵設(shè)備的性能狀態(tài)，如圖4 中的動(dòng)作曲線中“小臺(tái)階”沒(méi)有形成，A、C 項(xiàng)電路提前歸0，此時(shí)道岔的智能分析系統(tǒng)給出報(bào)警提示，結(jié)合其他相關(guān)的采集數(shù)據(jù)給出故障判斷“道岔已從反向定動(dòng)作但未到位：動(dòng)作曲線無(wú)效臺(tái)階且C 項(xiàng)提前歸零，原因?yàn)閄5 斷線或DBQ故障”，有效地協(xié)助維護(hù)人員快速定位故障點(diǎn)。

圖4

3.2 基于表示電壓的道岔智能分析

道岔表示電壓作為道岔運(yùn)用的重要指標(biāo)參數(shù)，數(shù)值的變化能準(zhǔn)確地反映出室外整流器件等設(shè)備的情況[2]，如當(dāng)?shù)啦淼腄C、AC 電壓在一定時(shí)間段內(nèi)發(fā)生了緩慢下降，則有可能為室外二極管存在異常，需在天窗內(nèi)進(jìn)行檢查確認(rèn)，智能分析模型將自動(dòng)對(duì)道岔電壓的波動(dòng)進(jìn)行判斷并及時(shí)給維護(hù)人員預(yù)警提示，避免調(diào)閱疏漏而忽略了故障隱患。

3.3 針對(duì)系統(tǒng)不可識(shí)別的故障建立故障庫(kù)

由于道岔電路涉及設(shè)備較多，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)道岔電路的采集點(diǎn)有限，不能做到所有故障都能準(zhǔn)確地分析出具體原因。當(dāng)智能分析系統(tǒng)無(wú)法準(zhǔn)確判斷出故障具體位置時(shí)，監(jiān)測(cè)智能分析系統(tǒng)應(yīng)提供故障庫(kù)建立功能，由現(xiàn)場(chǎng)將故障錄入故障庫(kù)中自動(dòng)形成智能分析的判斷邏輯。

4 結(jié)語(yǔ)

道岔的智能分析功能對(duì)道岔故障做出準(zhǔn)確的預(yù)警告警，將極大提高現(xiàn)場(chǎng)故障處理效率，減輕現(xiàn)場(chǎng)工作壓力，相當(dāng)于多了位“專家”24 小時(shí)值班，滿足道岔狀態(tài)修需要。