基于無線傳輸?shù)奈暇€采集裝置在ZPW-2000A軌道電路智能診斷系統(tǒng)中的應用

吳延年

關(guān)鍵詞：軌道電路;吸上線;智能診斷

1 ?概述

ZPW-2000A軌道電路智能診斷系統(tǒng)目前已在高速鐵路推廣使用，其能夠?qū)崿F(xiàn)對ZPW-2000A軌道電路的設備及傳輸通道的故障進行定位，極大的提升了現(xiàn)場的維修效率。但是，因為軌道電路是以鋼軌線路作為傳輸通道，且室外設備沿鋼軌分散敷設，易受外部環(huán)境如道床漏泄、鋼軌絕緣破損及擊穿燒損、供電諧波、鋼軌斷軌、雷擊等的影響，造成其不能正常工作。這類問題往往都是原因復雜且又是跨專業(yè)結(jié)合部，一直是現(xiàn)場的維修痛點。

電氣化鐵路中牽引電流通過鋼軌回流，再通過吸上線返回接觸網(wǎng)系統(tǒng)，與軌道電路共用鋼軌傳輸通道。因此，在對軌道電路故障分析時，有時需要跨專業(yè)進行綜合分析。針對供、電專業(yè)結(jié)合部之一的吸上線，是牽引回流重要的通道，其如果出現(xiàn)問題，嚴重時可燒壞軌道電路設備，影響列車的正常運行。針對此情況，本文介紹一種基于無線傳輸?shù)奈暇€采集與ZPW-2000A軌道電路智能診斷系統(tǒng)相結(jié)合，對供、電結(jié)合部之一的吸上線數(shù)據(jù)采集及應用進行探討。

2 ?ZPW-2000A軌道電路智能診斷系統(tǒng)

ZPW-2000A軌道電路診斷系統(tǒng)通過利用既有監(jiān)測數(shù)據(jù)、室外數(shù)據(jù)采集設備，實現(xiàn)對軌道電路設備和傳輸通道故障的全程自動分析、分段故障定位預警、報警功能。

故障預警：當區(qū)段空閑條件下出現(xiàn)電壓、電流異常變化時，自動分析確定引起電壓、電流異常的隱患區(qū)域，給出維修建議;

故障報警：當區(qū)段出現(xiàn)異常紅光帶時，自動分析確定引起紅光帶的故障區(qū)域，給出維修建議。

當系統(tǒng)配置室外采集設備時，系統(tǒng)應具備11段故障分區(qū)定位功能，包括室內(nèi)發(fā)送端方向切換電路區(qū)域、發(fā)送端模擬網(wǎng)絡、室外發(fā)送端電纜通道、室外發(fā)送端調(diào)諧區(qū)、調(diào)諧匹配單元、發(fā)送端調(diào)諧匹配單元鋼軌引接線、主軌線路、接收端調(diào)諧匹配單元鋼軌引接線、室外接收端調(diào)諧區(qū)、調(diào)諧匹配單元、室外接收端通道、接收端模擬網(wǎng)絡、室內(nèi)接收端方向切換電路區(qū)域。如下圖所示：

3 吸上線采集裝置

本裝置主要分為供電模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、無線傳輸模塊。

1、供電模塊：通過電池+太陽能充電技術(shù)，為設備供電。

2、數(shù)據(jù)采集模塊：通過非接觸傳感技術(shù)，采集吸上線電流參數(shù)。

3、數(shù)據(jù)存儲模塊：存儲采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可循環(huán)覆蓋。

4、無線傳輸模塊：通過無線傳輸技術(shù)可與裝置進行數(shù)據(jù)通信。

吸上線采集裝置示意圖：

4吸上線采集裝置與軌道電路智能診斷系統(tǒng)結(jié)合應用

4.1 總體結(jié)構(gòu)

總體結(jié)構(gòu)由吸上線采集裝置、云服務器（公網(wǎng)或GSM-R）、DTU網(wǎng)關(guān)組成。結(jié)構(gòu)圖如下：

1、吸上線采集裝置：由數(shù)據(jù)采集模塊和無線傳輸模塊構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集模塊利用非接觸傳感器采集吸上線電流。無線傳輸模塊將吸上線采集裝置的數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式上傳云服務器，或通過云服務器接收來自診斷主機的指令并下發(fā)到數(shù)據(jù)采集模塊。吸上線采集裝置具有唯一編號，方便區(qū)分吸上線數(shù)據(jù)采集的位置。

2、云服務器：通過無線傳輸模塊將數(shù)據(jù)存儲到云服務器，數(shù)據(jù)按吸上線采集裝置編號和時間戳存儲。同時能夠?qū)⒃\斷主機的指令轉(zhuǎn)發(fā)到吸上線采集裝置。

3、DTU網(wǎng)關(guān)：云服務器與診斷主機協(xié)議轉(zhuǎn)換及安全隔離。

4、軌道電路智能診斷主機：對獲取到的吸上線數(shù)據(jù)進行分析，并結(jié)合軌道電路數(shù)據(jù)完成智能分析。診斷主機提供友好的人機界面。

4.2 實現(xiàn)方法

ZPW-2000A軌道電路智能診斷系統(tǒng)根據(jù)采集到的軌道電路系統(tǒng)數(shù)據(jù)能夠準確的判斷出故障位置。極大的縮短了故障恢復時間。在出現(xiàn)室外設備故障時，對于能夠造成故障的牽引回流情況，通過與吸上線采集裝置相結(jié)合，可進一步豐富ZPW-2000A軌道電路智能診斷系統(tǒng)。

軌道電路智能診斷主機按吸上線配置表，通過唯一編號獲的吸上線的安裝位置。吸上線采集裝置，在列車經(jīng)過或牽引回流值達到其工作閾值時，裝置啟動采集數(shù)據(jù)信息并記錄，通過無線傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)發(fā)送到云服務器。由云服務器對數(shù)據(jù)按時間戳進行初步分析記錄，將有效數(shù)據(jù)通過DTU網(wǎng)關(guān)發(fā)送給ZPW-2000A軌道電路智能診斷主機，由診斷主機對數(shù)據(jù)進行處理分析。同時，診斷主機可依據(jù)需求，對吸上線采集裝置進行設置，比如通信周期，采集頻率等。由此可實現(xiàn)軌道電路室外故障時，結(jié)合吸上線數(shù)據(jù)情況對故障分析提供支持。

4.3界面

軌道電路數(shù)據(jù)信息如軌出、軌入、區(qū)段狀態(tài)、功出電壓、功出電流等和吸上線電流數(shù)據(jù)綜合顯示到同一界面，利用時間軸可點閱同一時間點內(nèi)的軌道區(qū)段信息和吸上線數(shù)據(jù)信息。方便在軌道電路或吸上線出現(xiàn)故障時進行數(shù)據(jù)查閱和故障分析。

4.4 現(xiàn)場測試

在某高鐵線路，選取一處吸上線，對應用方法進行驗證，ZPW-2000A軌道電路智能診斷系統(tǒng)如下：

5 總結(jié)

通過上述內(nèi)容的描述并結(jié)合現(xiàn)場驗證情況，利用基于無線傳輸?shù)奈暇€傳輸裝置可通過云服務器的方式與ZPW-2000A軌道電路智能診斷系統(tǒng)結(jié)合，將吸上線數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆\斷主機進行數(shù)據(jù)分析?？蛇M一步豐富ZPW-2000A軌道電路智能診斷系統(tǒng)的功能，以提高故障分析的能力和縮短故障恢復時間。

參考文獻：

[1]作者：洪福慶 羅云飛.《基于軌道電路智能診斷系統(tǒng)的站內(nèi)股道鄰線干擾研究》. 《鐵路通信信號工程技術(shù)》，2021， 18（z1）。

[2]作者：劉琰瓊.《ZPW-2000A軌道電路智能故障診斷算法應用研究》. 《鐵路通信信號工程技術(shù)》，2014， 11（1）。

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[4]作者：蔣建波.《重載鐵路完全橫向連接和吸上線設置對鋼軌點位影響分析》. 《鐵路通信信號工程技術(shù)》，2021， 18（z1）。