铁路信号电缆断线故障在线监测与定位方法研究

冯 哲

中铁武汉电气化局集团有限公司北京分公司

铁路信号电缆断线故障在线监测与定位方法研究

冯 哲

中铁武汉电气化局集团有限公司北京分公司

我国目前最重要的交通运输方式就是铁路运输，铁路运行的安全对于交通运输具有重要的意义，甚至关系着人们生命财产的安全。在威胁铁路运行安全的因素当中，铁路信号电缆断线故障是其中的一个比较突出的因素。因此，要着力排除这一故障，维护铁路运行的安全。本文首先进行了基于铁路信号电缆的特征进行监测与定位的方法概述，接着说明了断线故障在线监测与定位方法的原理，最后讨论了在线监测与定位方法的仿真试验。

铁路；信号电缆；断线故障；在线检测

一、基于铁路信号电缆的特征进行监测与定位的方法概述

随着我国交通运输业的发展，铁路作为我国最重要的运输方式已经在全国普遍应用，火车的速度和运力也大大提升。所以必须要抓好铁路运输的安全工作，保障交通运输的通畅性，保护人们的生命财产安全。威胁铁路运输安全的因素有很多，其中铁路信号电缆断线故障是其中危险性比较大的故障。目前我国铁路的信号电缆在我国的铁路运输系统中占据十分重要的地位，它的功能是进行控制列车的信号的传输。因此，如果传输信号的电缆发生了故障，那么人们的生命财产就会收到极大的威胁，影响交通运输业的发展。因此，要了解我国铁路电缆的敷设情况，然后进行监测和定位，找到故障的源头并及时的进行排除故障的工作。我国目前铁路的信号传输需要利用信号柜，每两个之间的距离大约是十公里到三十公里不等，中途的分线盒之间每两个的距离大约是一公里到三公里不等。用于传输信号的电缆在额定电压下能适用，可以进行铁路信号和音频信号以及自动信号的传输，每种信号都有控制电路的装置。装置中配备的铝护套以及综合护套能够良好的保护铁路信号电缆,可以在电气化区段进行敷设或者在有强电干扰的地区进行敷设。当前我国进行铁路信号电缆故障常用的检测方法有三种，一是低压脉冲反射法，二是电桥法，三是放音法。这些方法虽然能够准确的定位故障发生的位置，但同时具有一定的局限性，如果电缆比较长，接线和的接头较多，那么这些方法就不太适用了。所以需要使用新的监测方法来进行故障的监测与定位。我国目前的铁路信号电缆在敷设时是通过接线盒，每根电缆都配备有备用芯线。此时可以在接线盒内嵌入一个电阻从而形成电源回路,然后对电阻的变化进行监测，根据其来进行故障的定位。这一新的监测方法可以有效的缩短监测时间，提高故障排除的效率。

二、断线故障在线监测与定位方法的原理

我国铁路信号电缆中都会存有至少一对的备用芯线。正在使用的芯线对要和备用芯线对装配在同一根电缆中,这样如果在用芯线对发生了故障之后,可以及时启用备用芯线对,维持铁路信号电缆的稳定工作。要注意在用芯线对是不能够进行非铁路信号信息的插入的,这样如果铁路信号电缆故障之后需要用监测的方式对其性能进行监测。断线故障是信号电缆故障中最严重的故障,但是可以通过插人电阻的方式来进行故障的在线监测。具体来说，需要在分线盒内插入一个电阻,这样备用芯线对就会形成若干个闭合的区间。在进行实际的监测工作中，完成上述操作后，只需要对备用芯线对的阻抗值进行测量,然后通过将测得的阻抗值与标准阻抗值进行对比就可以判定信号电缆的运行是否发生了故障。如果信号电缆发生了故障，此时该故障段的电阻值会增加。如果信号电缆出现了短路的现象，只需要将电阻和等效电阻进行对比就能够判定该电缆段是否发生了短路现象。电阻值的测量是其中较为关键的一环，需要对芯线段的电压和电流进行测量,然后利用欧姆定律来对该段线路的电阻值进行确定。信号电缆发生故障时表现为每段芯线的电阻都会有变化,而电流和电压值也会相应地发生变化所以可以通过电流的测量来进行故障段的判断。

三、在线监测与定位方法的仿真试验

首先，试验前需要明确信号电缆单位电阻与插入电阻二者之间的关系。我国铁路的信号电缆在型号上具有差异性，不同型号的信号电缆其电阻都是不同的。所以在试验时需要根据实际的情况插人不同电阻的信号电缆到分线盒内。每个分线盒具有不同的需求，在进行试验时可以先计算出每个分线盒所需要的电阻比率,接着通过这个计算出的比率进行信号电缆的电阻选型。在一般情况下,在进行电缆型号的判定时，可以通过不同电阻阻值以及单位电阻阻值来进行推算。需要注意的时如果插入的电阻与单位电阻相比，二者的比值如果小于500时,此时故障所在的位置不容易进行准确的判断。如果二者的比值达到了200或以上,此时可以利用二者的线性关系来清楚地对故障的具体位置进行判断。

其次，试验时需要对不同电源条件下的结果进行测试。以SPTYWPA25这一型号的信号电缆为例来说明这一步骤。该型号电缆的单位电阻是2.5千欧，且电缆的长度为三十公里,并且配备有29个分线盒,这些分线盒将其划分为三十段不等的距离。此时将一个阻值是51千欧的电阻插入到分线盒内，然后将电源的电压设定为250v恒定电压,接着可以利用这些工作进行仿真模型的建立。建立仿真模型时，需要对电流进行检测，此时有两种情况，分别在两端和一端施加25ov的电压，然后对电缆断路进行电流检测,然后绘制出相应的关系曲线。试验中通过分析曲线关系,可以看出只有在电缆的两端都进行25Ov电压的施加工作才能保证电流的顺利通过。这一试验具有很好的效果，利用试验结果然后配合其他数据的分析和检测可以准确的判断出故障信号电缆的位置。

四、小结

我国铁路信号电缆的运行状态关系着铁路运输是否能够正常进行运营,因此加强对信号电缆的在线监测是铁路技术发展的方向之一。在进行监测的方式中，可以利用插入电阻的方式来实现监测断线故障电缆的目的。需要不断的改进和提高监测和定位方法，保证铁路信号电缆的正常工作。

[1]刘郁,孙卫东.浅谈半自动闭塞外线故障的判断与处理[J].铁道通信信号,2011,47(1):71一72

[2]颜秋容，徐勋建.铁路信号电缆网络故障在线检测系统设计[J].仪表技术与传感器，2007，（04）.

[3]阂永智,党建武,张雁鹏,等.铁路信号电缆断线故障在线监测与定位方法研究[J].计算机测量与控制,2012,20(4):910一913

冯哲（1982-），男，山东宁阳人，工程师，本科，中铁武汉电气化局集团有限公司北京分公司，研究方向：铁道信号。