微机监测中轨道电路的故障报警技术解析

孙永刚

摘  要：轨道电路作为铁路信号的重要组成部分，会直接影响车辆的行驶安全和效率。为了能够有效掌握轨道电路运行性能，及时预防故障发生，提前消除安全隐患，现如今我国铁路电务部门也引用了微机监测系统，可以实时对轨道电路进行监控、警报、信息存储、全程监督、远程监视等。基于此，该文首先提出轨道电路故障与诊断原理，进而对轨道电路故障报警技术进行解析。

关键词：微机监测;轨道电路;故障报警技术

中图分类号：U284                      文献标志码：A

0 引言

对于轨道电路来说，其会直接影响相应电气设备的使用性能，一旦轨道电路发生故障情况，则会直接影响列车的行驶效率和安全。近些年铁路电务部通过不断引进、完善微机监测系统，对铁路信号进行全程监控。如果铁路信号设备出现了故障，监控系统就可以将故障信息传输到系统终端，并自动提出解决方案。由于在整个监测系统中要事先设定轨道电路运行标准参数范围，一旦轨道电路出现了故障情况，其电气指标会发生剧烈波动，如果超过了设定的阈值范围，系统就会自动报警，提醒电务人员第一时间开展检修工作，处理设备隐患。

1 故障检测与诊断的基本原理

在微机监测领域当中，FDD（故障检测与诊断技术）技术取得了令人瞩目的科技成果。FDD技术是通过被检测对象或某个系统预测检测对象是否存在故障的一项新型技术。FDD作为微机监测系统的重要组成部分，主要是通过监测轨道电路电气特性，实时监测轨道电路信息。在监测系统中提前设置轨道电路特性的上下阈值，如果电路或设备发生了故障情况，此时电气特性指标会产生较大的波动变化。在正常情况下，轨道电路电压曲线处于一条水平直线上，如果轨道电路故障，则电路电压曲线会大部分下降或上升，出现峰值。此时FDD即可获取故障信息、判定故障情况，联动故障报警技术提醒电务人员轨道区域电路出现故障，及时处理故障问题。根据数据波动峰值量，系统还会自动开启一级、二级、三级声光报警。

2 微机监测中轨道电路故障报警系统框架

轨道电路报警系统整体上采用了集中报警检测方案，其所管辖的轨道电路利用传感器进行监测，传感器与FDD连接，设置电路报警图形显示器、报警控制台、报警联动系统，从而监控轨道电路故障信号和电气设备运行状态。

从整个系统的有效性、经济性方面考虑，整个故障报警通信系统采用“无线网+光纤”形式。故障报警系统设置在各个轨道电路、电气设备、机房当中，并统一由FDD判定故障情况，但每个区域的报警系统保持独立，实现区域性报警方案，形成集成轨道电路故障报警系统。每个区域的报警区间通常设置3个以内，每个区间设置一个控制柜，包括监控器、控制器、联动电源、网络交换机等，负责对报警区间进行监测、报警、联动。通过网络交换机将光纤接入FDD系统，通过无线网络将信息传输到电务站上位机中。

3 微机监测中轨道电路故障报警技术

3.1 基于FDD系统的报警信号

3.1.1 特点分析

在整个轨道电路系统当中，微机监测中多数都是采用FDD联动报警功能，报警信号的作用包括：1）可以避免故障电路长期运行，通过远程关闭的方法降低运行风险;2）如果提示轨道电气设备需要维修，那么报警系统就会发出响声，告知电务人员做好检修工作，避免连带其他组件、设备产生故障，确保轨道电路系统的安全性。

FDD联动警报具有时域性、连续性特点，如果电路运行数据超过了设定阈值参数，此时系统就会发出报警信息。为了能够更加直观地观测到FDD报警信息特征，电务站的人机交互机界面会呈现出可视化信息，通过平面图来表示具体的故障情况。

3.1.2 故障信号处理

从FDD联动报警系统故障诊断方式来说，主要是利用了轨道电路故障和警报信息间的因果关系，不同故障程度的报警信息也不同，通常蓝色为三级警报;黄色为二级警报;红色为一级警报;正常情况下为绿色灯。整个微机监测中轨道电路故障报警技术打破了传统的机械诊断方法，可以及时发出轨道电路的警报信息，结合微机监测的传感器，从而确定具体的故障位置。此外，还需要结合轨道电路系统特性与运行要求，因此需要做到以下2点。

（1）除了要在微机监测系统当中设定运行参数阈值，还需要对整个微机监测系統进行划分，系统划分可以让不同子系统显示不同警报内容。

（2）在频繁出现电路故障的部位安装传感器，传感器作为FDD系统中的一部分，可以直接将信息传递给终端系统中，如果运行数值超出了阈值，则会自动发出警报，并且人机交互界面会判定哪个传感器发出警报，确定需要进行检修的线路部位。

改进之后的方案可以分散处理信息，如果同时出现故障，不同的区域也会共同发出警报，从而判定哪个轨道电路出现了故障，针对不同的故障位置、情况，找出报警信号的因果关系，确保报警信息的正确性与针对性。

3.2 轨道电路故障报警技术分析

3.2.1 神经网络技术故障定性技术

神经网络可以对数据信息的隐层网络、显层网络进行智能判定，被分析对象并没有固定的数学模型。所以想要尽可能反映真实的报警信息，就必须要构建网络神经元。结合轨道电路特征，在没有可靠的数学模型的情况下，借助“FDD+神经网络”依然可以采集故障信息，掌握轨道电路出现了哪种故障以及故障程度。作为一个判定故障的定性应用程序，通过FDD分析定子电流、转子电流信号，得出信息波动数值，处理之后得到电流信号谐波分量，最后判定谐波分量变化所对应的故障等级（蓝、黄、红）模拟故障识别。

3.2.2 借助小波分析技术获取信息

在FDD中加入小波分析技术，其主要流程为1）采用电流、电压传感器，获取轨道电路的信息数据;2）将信号传输给FDD模块，此时对采集信息进行转换;3）进入数据采集模块中采用小波函数，并从多个客观层面对小波进行分解，这样即可提取相应的故障信号;4）对故障信号进行分解，重构波形和频谱，判定故障信号特征、规律;5）通过以上的故障判定因素即可获取故障时间、类型、程度。

4 轨道电路故障报警信息分析方法

（1）通过观察轨道电路故障曲线数值高低，对故障性质进行区分，如果电压数值超出了正常电压数值，则可以初步判定是外界干扰造成电路问题;如果曲线高低变化较缓，则可能是牵引电流干扰造成的故障问题;如果曲线表现为锯齿状，可能是瞬间外界干扰造成的结果。一旦电路曲线波动较大，需要工作人员持续观察曲线变化情况，及时做出反应，联系检修人员对故障问题进行统一处理。

（2）考虑到轨道电路故障的联动性，一旦发出了警报信息，还需要对相邻轨道电路电压曲线进行分析，判定是否出现电压波动，如果出现波动，判定波动时机是否相同。如果在同一时间段产生了相同波动，则表示相邻轨道绝缘受损或公共部分产生了异常。

（3）结合列车运行情况判定轨道电路曲线故障情况，判定产生故障的原因，不断缩小故障范围。监测中注意曲线异常波动区段，记录异常波动时间点，调看站场平面图，对列车运行情况进行分析，找出造成曲线异常波动的原因。

5 结语

综上所述，微机监测中轨道电路故障报警技术对保证列车运行安全、效率有着重要意义，其不仅能够实现轨道电路故障判定、预防、警报等功能，还可以有效挖掘电路或设备的故障隐患，从而提升轨道电路的运行质量，保证列车安全行驶。

参考文献

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