基于室内外综合监测平台的轨道电路隐患分析系统

张力群 胡恩华 尉大光

张力群:辽宁铁道职业技术学院 副教授 121000 沈阳

胡恩华:卡斯柯信号有限公司 高级工程师 200071 上海

尉大光:卡斯柯信号有限公司 助理工程师 200071 上海

现有的铁路集中监测系统的采集信息主要来源于信号机械室内设备，无法反映出室外设备的实际运行状况，尤其是对轨道电路特征信息的采集还不够完善，采集点还不能满足日益发展的综合故障诊断系统的要求，无法结合室内外轨道的情况给出综合分析诊断。

铁路信号设备隐患分析，依托于铁路信号集中监测系统，通过对室内外轨道电路设备运行状况进行实时监测，实现对室内外轨道设备运行状态和电气特性模拟量的综合实时显示、历史查询、智能分析，并提供设备通信状态报警、电气特性超限报警、智能分析预警等信息，对电务综合维护人员起到指导作用，使其能够及时发现故障、确认故障位置、提供维护建议，进一步缩短故障响应和处理时间。基于室内外综合监测采集的信号设备隐患分析系统，是对现有的铁路信号集中监测系统的良好补充，两者结合可以使集中监测系统的智能化得到进一步提升，也为铁路信号系统从“故障修”到“状态修”的转变提供重要的信息依据。

1 系统架构

一套典型的基于室内外综合监测平台采集的信号设备隐患分析系统，包括:信号集中监测系统既有的站机设备、扩展而来的室外采集部分和基于室内外采集综合分析的智能分析系统等。其中扩展而来的室外采集部分组成，参见图1。

如图1所示，室外轨道采集器包括:采集模块、电源模块、通信模块。每一个室外轨道采集器针对室外轨道采集系统的一个采集点。区间所有采集点数据通过CAN总线先汇集到CAN-Hub，再实时上送至集中监测站机。

图1 基于室内外综合监测平台采集的总线图

室内外轨道综合采集设备的采集位置如图2所示，其中虚线上方圆点标示的是室外采集位置，虚线下方圆点标示的是为室内采集位置。

由图2可见，在信号集中监测系统采集的ZPW-2000轨道电路室内采集(虚线下方)的基础上，增加了室外(虚线上方)采集点，进一步扩展了轨道电路故障可定位的范围，有效地延伸了对轨道电路可监测的路径，有利于维护人员快速、准确地定位故障点，提升检修效率。

图2 室内外轨道采集设备的采集位置

2 系统的采集、显示与处理

室外一个采集点的采集项包括:电缆侧发送电压、电缆侧发送电流、轨面侧发送电压、轨面侧发送电流、发送端频率、电缆侧接收电压、电缆侧接收电流、轨面侧接收电压、轨面侧接收电流、接收端频率、箱盒内温湿度等。如表1所示。采集信息完善，能较好的反映出室外轨道电路的运行状态和电气特性，并预留进一步扩展采集点的可能。

室外监测采集到的数据信息，通过CAN总线传输到集中监测站机上，按规定协议标准解析，并在集中监测站机上综合显示出来，通过实时监测信息界面、特征量曲线信息界面、日报表信息界面等，提供给电务维护人员，进行实时调看和历史查询。

不仅如此，室外监测采集到的监测内容，还可以与室内监测的模拟量信息显示在同一个综合显示界面内，为电务维护人员直观地展示了轨道电路采集维护的信息量全景，为电务人员和集中监测智能分析子系统进行更深层次的分析，提供了第一手素材。

3 隐患分析方案和流程

通过对室外监测采集到的电气特性特征值，如室外电缆侧发送电压或电流、轨面侧发送电压或电流、电缆侧接收电压或电流、轨面侧接收电压或电流，与室内既有采集的特征值的综合分析，经过站机智能分析子系统的逻辑算法可以完成如下一些故障诊断预警功能，形成对既有智能分析故障诊断功能的良好补充。

表1 室外轨道采集内容

表2 智能分析预警信息

图3 智能分析故障预警流程图

在室内外采集通道均有效的状态下，智能分析系统对相关采集，启动如图3所示的智能分折逻辑流程，对可能出现的故障进行智能分析预警。

站机智能分析系统对相关采集进行分析与判断后，会针对不同的采集部位给出相应的智能分析预警分析结果，其分析预警信息如表2所示。

上述报警产生后，集中监测站机还将在设备示意图中使用红色警示线标识故障段，为维护人员提供直观的故障位置信息。通过智能分析子系统对室内外轨道特征值的比对和分析预警，大大扩展了系统对轨道电路故障点的定位范围，为电务维护人员迅速发现故障、克服故障提供了便捷有效的手段。

4 结论

综上所述，一套典型的基于室内外综合监测平台，采集的信号设备隐患分析系统，能够有效地将信号集中监测的监测范围，从室内扩展到信号室内外，不仅仅对室内，同时通过室外轨道采集设备，对室外轨道电路的设备运行状态和电气特性进行及时、准确的采集，结合铁路信号集中监测的智能分析子系统，为信号设备的维护人员提供实时详尽的监测数据，而且能通过集中监测智能分析系统的分析算法，提供智能预警信息，提高了对故障设备维护的响应速度和故障位置定位的精确程度，最终能够提高信号设备维护的工作效率。该系统还进一步丰富了铁路信号集中监测系统的功能。

［1］王保红．利用微机监测手段处理高铁轨道电路故障一例分析［C］．郑州铁路局“十百千”人才培育助推工程论文集．2011.

［2］蔡红标，张雄．ZPW－2000移频轨道电路室外监测系统开发［J］．铁道通信信号，2013，6．

［3］方明亮，胡恩华，魏盛昕，涂鹏飞．高速铁路信号设备动态管理方案研究［J］．铁道通信信号，2013，3．