基于无线传输的吸上线采集装置在ZPW-2000A轨道电路智能诊断系统中的应用

吴延年

关键词：轨道电路;吸上线;智能诊断

1  概述

ZPW-2000A轨道电路智能诊断系统目前已在高速铁路推广使用，其能够实现对ZPW-2000A轨道电路的设备及传输通道的故障进行定位，极大的提升了现场的维修效率。但是，因为轨道电路是以钢轨线路作为传输通道，且室外设备沿钢轨分散敷设，易受外部环境如道床漏泄、钢轨绝缘破损及击穿烧损、供电谐波、钢轨断轨、雷击等的影响，造成其不能正常工作。这类问题往往都是原因复杂且又是跨专业结合部，一直是现场的维修痛点。

电气化铁路中牵引电流通过钢轨回流，再通过吸上线返回接触网系统，与轨道电路共用钢轨传输通道。因此，在对轨道电路故障分析时，有时需要跨专业进行综合分析。针对供、电专业结合部之一的吸上线，是牵引回流重要的通道，其如果出现问题，严重时可烧坏轨道电路设备，影响列车的正常运行。针对此情况，本文介绍一种基于无线传输的吸上线采集与ZPW-2000A轨道电路智能诊断系统相结合，对供、电结合部之一的吸上线数据采集及应用进行探讨。

2  ZPW-2000A轨道电路智能诊断系统

ZPW-2000A轨道电路诊断系统通过利用既有监测数据、室外数据采集设备，实现对轨道电路设备和传输通道故障的全程自动分析、分段故障定位预警、报警功能。

故障预警：当区段空闲条件下出现电压、电流异常变化时，自动分析确定引起电压、电流异常的隐患区域，给出维修建议;

故障报警：当区段出现异常红光带时，自动分析确定引起红光带的故障区域，给出维修建议。

当系统配置室外采集设备时，系统应具备11段故障分区定位功能，包括室内发送端方向切换电路区域、发送端模拟网络、室外发送端电缆通道、室外发送端调谐区、调谐匹配单元、发送端调谐匹配单元钢轨引接线、主轨线路、接收端调谐匹配單元钢轨引接线、室外接收端调谐区、调谐匹配单元、室外接收端通道、接收端模拟网络、室内接收端方向切换电路区域。如下图所示：

3 吸上线采集装置

本装置主要分为供电模块、数据采集模块、数据存储模块、无线传输模块。

1、供电模块：通过电池+太阳能充电技术，为设备供电。

2、数据采集模块：通过非接触传感技术，采集吸上线电流参数。

3、数据存储模块：存储采集数据，数据可循环覆盖。

4、无线传输模块：通过无线传输技术可与装置进行数据通信。

吸上线采集装置示意图：

4吸上线采集装置与轨道电路智能诊断系统结合应用

4.1 总体结构

总体结构由吸上线采集装置、云服务器（公网或GSM-R）、DTU网关组成。结构图如下：

1、吸上线采集装置：由数据采集模块和无线传输模块构成。数据采集模块利用非接触传感器采集吸上线电流。无线传输模块将吸上线采集装置的数据通过无线传输方式上传云服务器，或通过云服务器接收来自诊断主机的指令并下发到数据采集模块。吸上线采集装置具有唯一编号，方便区分吸上线数据采集的位置。

2、云服务器：通过无线传输模块将数据存储到云服务器，数据按吸上线采集装置编号和时间戳存储。同时能够将诊断主机的指令转发到吸上线采集装置。

3、DTU网关：云服务器与诊断主机协议转换及安全隔离。

4、轨道电路智能诊断主机：对获取到的吸上线数据进行分析，并结合轨道电路数据完成智能分析。诊断主机提供友好的人机界面。

4.2 实现方法

ZPW-2000A轨道电路智能诊断系统根据采集到的轨道电路系统数据能够准确的判断出故障位置。极大的缩短了故障恢复时间。在出现室外设备故障时，对于能够造成故障的牵引回流情况，通过与吸上线采集装置相结合，可进一步丰富ZPW-2000A轨道电路智能诊断系统。

轨道电路智能诊断主机按吸上线配置表，通过唯一编号获的吸上线的安装位置。吸上线采集装置，在列车经过或牵引回流值达到其工作阈值时，装置启动采集数据信息并记录，通过无线传输的方式将数据发送到云服务器。由云服务器对数据按时间戳进行初步分析记录，将有效数据通过DTU网关发送给ZPW-2000A轨道电路智能诊断主机，由诊断主机对数据进行处理分析。同时，诊断主机可依据需求，对吸上线采集装置进行设置，比如通信周期，采集频率等。由此可实现轨道电路室外故障时，结合吸上线数据情况对故障分析提供支持。

4.3界面

轨道电路数据信息如轨出、轨入、区段状态、功出电压、功出电流等和吸上线电流数据综合显示到同一界面，利用时间轴可点阅同一时间点内的轨道区段信息和吸上线数据信息。方便在轨道电路或吸上线出现故障时进行数据查阅和故障分析。

4.4 现场测试

在某高铁线路，选取一处吸上线，对应用方法进行验证，ZPW-2000A轨道电路智能诊断系统如下：

5 总结

通过上述内容的描述并结合现场验证情况，利用基于无线传输的吸上线传输装置可通过云服务器的方式与ZPW-2000A轨道电路智能诊断系统结合，将吸上线数据传输到诊断主机进行数据分析。可进一步丰富ZPW-2000A轨道电路智能诊断系统的功能，以提高故障分析的能力和缩短故障恢复时间。

参考文献：

[1]作者：洪福庆 罗云飞.《基于轨道电路智能诊断系统的站内股道邻线干扰研究》. 《铁路通信信号工程技术》，2021， 18（z1）。

[2]作者：刘琰琼.《ZPW-2000A轨道电路智能故障诊断算法应用研究》. 《铁路通信信号工程技术》，2014， 11（1）。

[3]作者：邱小燕.《ZPW-2000A智能诊断系统在佛肇城际肇庆站的运用探讨》. 《铁路通信信号工程技术》，2020， 17（5）

[4]作者：蒋建波.《重载铁路完全横向连接和吸上线设置对钢轨点位影响分析》. 《铁路通信信号工程技术》，2021， 18（z1）。