基于微机监测的提速道岔故障分析方法

张 莉 胡恩华

*太原电务段太北峰尾信号工区 助理工程师，030600 太原

＊＊卡斯柯信号有限公司 高级工程师，210071 上海

提速道岔作为铁路道岔转换系统的一项新技术，已被逐步推广应用。然而，在实际运用过程中，还出现了不少安全隐患，有些甚至危及到了行车的安全。究其根源，主要是由于无法及时发现提速道岔故障或缺乏处理故障的经验。下面介绍一种通过对三相功率曲线进行分段综合特征分析方法，来判别提速道岔是否存在异常，是何种故障并报警。

1 故障分析模型

如图1所示，提速道岔功率曲线分析模型主要分为4个模块，依次为数据采集模块、数据分析模块、故障报警模块以及曲线存储库。

图1 故障分析结构图

1.数据采集模块。主要任务是接收下位机采集传送的提速道岔功率曲线数据，并以此作为分析的数据源。

2.数据分析模块。完成所有对于提速道岔功率曲线的故障分析判断。分析过程主要分为曲线分段、曲线分析及故障判别3步。通过与标准曲线库及异常曲线库中的已存曲线段进行对比特征分析，可以判断当前接收的功率曲线是否异常，从而进一步判断该提速道岔是否处于正常状态。

3.故障报警模块。将数据分析模块得出的故障内容展现到显示界面中，同时将故障发生时的数据曲线发送到显示界面同步展现，以供用户观察分析。此外，还集成了报警维修建议功能，针对不同的提速道岔故障内容，提供给用户有针对性的维修建议。

4.曲线存储库，内含标准曲线库和异常曲线库2个库。随着异常曲线库案例的扩充和修正，对于提速道岔的故障判断会更全面、更准确。

2 故障分析流程

图2 故障分析流程图

故障分析流程如图2所示，在运用功率曲线分析提速道岔故障之前，要先对三相功率曲线进行分段处理，分成解锁、转换、锁闭3个过程。将采集来的三相功率曲线依次分段与标准曲线段及异常故障段进行特征匹配，若特征匹配的相似度接近于异常故障，则认为发生了相应的故障。例如:在解锁过程中发生的断线及解锁过程阻力大;在转换过程中发生的瞬间断电及转换过程阻力大;在锁闭过程中发生的道岔扳不到位及锁闭过程阻力大等。若特征匹配的相似度接近于正常曲线，则认为该曲线无故障;不接近于任何异常曲线但又偏离于正常曲线，则将该曲线特征记录下来以做进一步分析，确认后归入异常特征库。以提速道岔扳不到位为例具体说明，功率曲线对比图如图3所示。

举例故障描述如下:当曲线时间超过标准曲线2 s以上，且锁闭过程中70%以上的点值比参考曲线相同位置的点值都大。根据故障处理方法，分析步骤如下。

图3 功率曲线对比图

1.依次分段获取标准及预判断的功率曲线的3个分段过程。

2.对各个分段过程进行依次特征匹配。

3.当获取的预判断锁闭段曲线与标准锁闭段曲线不相似时，进一步将它与异常曲线段的特征进行核对。

4.当预判断的曲线时间超过标准曲线2 s以上，且当获取的预判断锁闭段70%以上的点值都比标准锁闭段曲线的点值大时，即满足了异常曲线特征时，则判断出该曲线异常。

5.给出道岔扳不到位报警信息。

随着异常曲线案例的扩展，该方法可以识别大多数常见或已发生过的故障情况。

3 结束语

在铁路大提速的背景下，当信号设备发生故障时，要求电务维修及故障处理的时间越短越好，而该方法能够有效诊断提速道岔的当前运转状态。通过识别提速道岔操动过程中三相功率曲线的正常及异常特征，针对各个分段过程中的特征来匹配对应的故障，并通过对未知故障的特征提取来扩展异常曲线库，从而使得对提速道岔的故障诊断变地简单易行。