李延红

兰州局集团公司兰州电务段 甘肃 兰州 730050

1 引言

由于目前铁路信号集中监测系统中没有针对25Hz相敏轨道电路室外信号设备电特性的采集,当25 Hz相敏轨道电路发生故障时,电务人员只有到达现场,通过测试才能判断设备的故障性质和故障范围,无法预先故障定位,有针对性地做好设备故障处理准备,造成25 Hz轨道电路故障处理的时间较长,一定程度上影响了铁路运输效率[1]。

25 Hz轨道电路智能诊断系统是既有信号集中监测系统的功能扩展,实现对25 Hz轨道电路室外设备电特性的监测。该系统的运用能够为25 Hz轨道电路设备的状态修提供详细、必要和准确的设备状态数据,实时掌握25 Hz轨道电路的运用状态,为实现25Hz轨道电路室外设备的状态修做出有力的支撑。可及时预防设备故障的发生,一旦发生设备故障,可实现故障点快速定位、压缩故障处理时间。降低了信号工的劳动强度,提高了劳动生产率。

2 智能诊断系统构成

智能诊断系统由数据采集模块、通信传输模块、电源模块、数据分析模块和报警模块五部分构成[2]。

2.1 数据采集模块

数据采集模块是对25Hz相敏轨道电路室外设备电压、电流进行采集,并将采集的数据发送给数据分析模块,采集模块是诊断系统的基础[3]。采集的数据有轨道变压器(BG)I次侧电压、钢轨引接线电流、轨面电压、电缆电压等。

轨道变压器(BG)I、次侧电压值的采样点选取XB箱内配线端子;

送、受端钢轨引接线电流、电压值的采样点选取扼流变压器轨道圈1、2端子电压和电流;

电缆电压值的采样点可以选取方向盒电缆端子的电压;

2.2 通信传输模块

通信传输模块是将采集模块的数据及时上传到数据分析模块。

2.3 电源模块

电源模块为采集模块和通信传输模块提供工作所需要的直流电源。

2.4 数据分析模块

数据分析模块通过接受到的数据进行分析,判断出故障的范围。先进行初步判断故障范围,然后再进一步细化分析具体的故障点。同时,通过采集到的数据可以分析出是否有工频信号的干扰。该模块是诊断系统的核心部分。

2.5 报警模块

报警模块的主要作用是将数据分析模块得出的故障内容展现到显示界面中,通过形象易懂的人性化界面,帮助用户分析故障处所,以方便用户快速完成故障的诊断和维修。该功能还可以设置语言报警,以便更及时地为用户提供报警信息。在故障报警模块中同时还集成了报警维修建议功能,针对不同的故障内容,提供给用户有针对性的维修建议。通过此模块,用户将更有效地完成诊断及分析工作。

3 采集单元主要技术参数

3.1 XB箱采集单元

采集内容:XB箱输入和输出的电压、电流;

采集点:XB箱内配线端子;

采集量程:电压0～220V;

采集精度:电压±1%,电流±2%;;

测试方式:实时在线测试。

3.2 扼流变压器采集单元

采集内容:扼流变压器信号圈和轨道圈25 Hz电压、电流;

采集点:扼流变压器箱;

采集量程:电流0～10A;

采集精度:电压±1%,电流±2%;

测试方式:实时在线测试。

3.3 电缆采集单元

采集内容:电缆电压、电流;

采集点:方向盒电缆端子;

采集量程:电压0～220V,电流0～10 A;

采集精度:电压±1%,电流±2%;

测试方式:实时在线测试。

4 系统故障诊断流程

4.1 诊断思路

(1)通过采集的电压、电流值进行比较,推断出故障点在采集点之前还是之后。

(2)将25 Hz相敏轨道电路设备组成分成三部分,即送端设备,送端至受端设备,受端设备。

(3)当判断为送端设备故障、送端至受端设备故障或受端设备故障后,再通过传感器采集的数据进行进一步判断,缩小故障范围,进行故障定位。

4.2 送端设备故障

判断为送端设备故障时:①当E处电压或电流升高,则为送端扼流变压器故障;②当E处电流降低和电压降低,D处电流升高,则为送端XB箱至扼流变压器间电缆故障;③当D处电流降低,C处电压正常,则为XB箱内设备故障;④当C处电压降低,B处电压正常,则为B处方向盒至XB箱间电缆故障;⑤当B处方向盒电压降低,A处方向盒电压正常,则为A处至B处方向盒间电缆故障。

4.3 送端设备至受端设备故障

判断为送端设备至受端设备故障时:①当F处电流升高,G处电流降低,则为短路故障;②当F处电流降低,电压升高,则为开路故障。

4.4 受端设备故障

判断为受端设备故障时:①当H处电流降低或电压升高时,则为受端扼流变压器故障;②当H处电流升高,I处电流降低或电压升高,则为受端XB箱至扼流变压器间电缆故障;③当I处电流升高,J处电流降低或电压升高,则为受端XB箱内设备故障;④当J处电流升高,K处电流降低或电压升高,则为K处方向盒至XB箱间电缆故障;⑤当K处电流升高,L处电流降低或电压升高,则为L处方向盒至K处方向盒电缆故障。

5 系统优势

(1)系统实现了对室外设备电压、电流的采集,电务人员可以实时掌握设备的运用状况。

(2)系统通过对采集数据的分析,可以提供准确的预警信息。

(3)为设备故障处理提供可靠的数据支撑,对故障点进行较为准确的定位。

(4)采集模块不仅可以采集25Hz电压,还可以采集50Hz电压,为判断轨道区段是否受到工频干扰提供判断依据。

6 总结

智能诊断系统解决了对25 Hz轨道电路室外设备监测的空白,该系统通过对设备电压、电流等数据的采集,充分发挥数据库对设备维护的趋势化分析指导作用,实现了25 Hz轨道电路设备异常报警和故障诊断,为维修提供了科学的数据,对压缩故障处理时间,提高运输效率具有重要意义。同时,推动了电务维修向综合化、智能化、信息化发展。