高速铁路提速道岔健康管理分析

2019-03-04张昕

铁路通信信号工程技术 2019年2期

张昕

(中国铁路广州局集团有限公司衡阳电务段，湖南衡阳 431000)

1 概述

随着高速铁路飞速发展，高速铁路的运营里程在不断扩张，轨道交通系统的复杂度也日益增加。国内高铁建设具有周期短规模大的特点，就目前来说，高铁建设正在从全方位、大范围的建设阶段，向提质量，增效率的维护阶段转换。铁路信号设备是高速列车运行的基本保障系统，提高信号设备的维护质量，可以积极的促进高速铁路快速发展。

提速道岔作为高速铁路信号系统设备的安全关键设备，其运行环境复杂，经常遭受外界环境干扰，一旦出现故障，将造成列车大面积晚点。因此，解决提速道岔运行状态健康管理（Prognostics and Health Management,简称PHM）关键技术，对于提升其预防和应对故障的能力，维修模式由状态修向预防修、针对修的转变，保障高速铁路的安全稳定运行具有重要的理论意义和实用价值。

2 提速道岔信息采集

现阶段高速铁路提速道岔通过信号集中监测、缺口监测、电务安全生产指挥等系统采集到大量的信息，道岔数据采集层数据框图如图1所示。

1）道岔动作电流曲线：道岔电流曲线反映道岔在转换过程中道岔控制电路工作状态、转辙机运用状态，通过对道岔动作电流曲线的分析，能了解道岔转换时的运用质量，还能在故障时进行辅助判断，指导现场有针对性的进行故障处理。

图1 提速道岔数据采集图Fig.1 Data collection diagram of speed-up switch

2）道岔功率曲线：是道岔尖轨移动推拉力的反映，通过对道岔动作功率曲线的分析，能反映道岔转换过程中道岔整体工作情况，在日常分析中道岔动作功率曲线更能反映道岔在转换过程中受力情况和道岔机械性能，指导现场有针对性地进行维修。

3）道岔表示电压：对道岔表示模拟量的采集主要是道岔在定、反位时分线盘处的交流电压、直流电压。

4）道岔操纵及表示信息：通过采集1DQJ判断道岔操纵时间，采集表示继电器状态判断道岔位置信息。

5）道岔电缆绝缘：通过电缆绝缘电阻的测量，可以及时了解电缆芯线对地绝缘的情况。

6）道岔缺口：通过图像识别技术监测道岔表示缺口变化情况，如不及时调整道岔则会导致检查柱无法落入缺口，道岔无法给出表示信息，影响行车安全。通过分析缺口偏移量的变化趋势，及时养护调整，防止道岔无表示故障发生。

7）道岔油量：通过液位传感器测量道岔油箱内的油位，防止油位不达标造成道岔无法操纵。

8）道岔动作油压：通过压力传感器测量道岔操纵期间的阻力变化情况，并记录定、反位的转换和静态压力。

9）道岔温度、湿度、震动参数：通过温湿度传感器采集转辙机内部温湿度及过车情况。

10）道岔维修信息：通过电务安全生产指挥系统查询道岔维修及施工天窗计划信息。

11）道岔问题库：通过安全生产指挥系统查询道岔日常检查发现的问题库信息。

3 提速道岔PHM系统

提速道岔PHM系统主要包含道岔运行数据采集、数据处理分析（预处理、特征分析、智能挖掘）、可视化界面呈现3大业务流程节点，如图2所示。

图2 提速道岔PHM系统流程示意图Fig.2 Flow diagram for PHM system of speed-up switch

3.1 数据采集

提速道岔PHM系统数据采集主要包含集中监测、道岔缺口监测、电务安全生产调度指挥系统的各类数据。

3.2 数据处理分析

按线路、站名逐级划分结构层次模型，同时建立以道岔为最核心的性能诊断的最小单元模型；针对各站的道岔数据，进行统计分析，测定道岔的运行健康状态。

3.3 可视化界面

道岔PHM系统将分析处理得出的道岔诊断和健康管理数据融合贯通，根据道岔的组成结构，形成可视化界面，提出道岔维护综合报告，以帮助电务维护人员掌握道岔运行情况，提出维修决策。

4 提速道岔健康管理方法

随着监测技术不断进步，对提速道岔设备的监控越来越完善，收集到的设备运行状态信息越来越丰富，如同每时每刻都在给设备进行全身体检。这些海量数据中蕴含着巨大的经济价值，有效利用收集到的设备运行状态信息，实时对设备运行质量给出科学的评价，实现更加精准的设备维修，不仅可以大幅度提高维修效率和降低人员需求，同时对维修质量也给出科学的评价，实现更加科学高效的维修评价体系。

对提速道岔的各类信息进行筛选，拟定以下11项信息作为评判道岔健康状态的条件，并对每个评分项目的评分标准及权重进行设定，如表1所示。