轨道交通中S700K道岔转辙装置智能考核系统的设计与实现

肖洁 黄丽 黄臻

摘要：道岔转辙装置是轨道交通信号系统中故障率最高的设备。道岔设备维修与故障处理是轨道交通信号专业的核心课程，也是保证轨道交通运输安全的关键技术。随着轨道交通里程、列车速度和行车密度的快速提升，道岔设备使用频率的增加导致日常维护和故障处理工作量的增加，给安全生产带来巨大压力。因此，快速诊断和处理道岔故障的能力是轨道交通运输安全的重要保证。针对这些原因，加强对学员和信号检修人员现场操作技能的培训，提高他们在短时间内处理设备故障的能力显得尤为重要。本文设计并实现了基于S700K转辙机的智能考核系统，通过实训和操作，有效提高学员的道岔维护和故障处理水平。

关键词：智能评估系统;S700K开关交易装置;轨道交通;故障处理

1.概述

随着轨道交通产业技术的发展和输出，用工需求剧增，对技能技术人才的需求也越来越高。要求毕业生就业后能够工作。为适应轨道交通行业技术发展需要，满足用人单位用人需求，提高学生就业竞争力，我国高等职业教育正在进行深入改革，坚持服务为本、以就业为导向，走产学研结合之路。

道岔转辙装置是轨道交通信号系统中故障率最高的设备。道岔设备维修与故障处理是轨道交通信号专业的核心课程，也是保证轨道交通运输安全的关键技术。随着轨道交通里程、列车速度和行车密度的快速提升，道岔设备使用频率的增加导致日常维护和故障处理工作量的增加，给安全生产带来巨大压力。

在从事道岔设备的维护、检修和故障排除工作前，必须掌握道岔控制设备的组成、原理和常见故障排除方法。由于现场设备不以教学为目的，成本高，且无配套教学资源，轨道交通信号控制实训使用现场设备会导致实训基地建设成本剧增;设备在使用过程中的损耗也会给后期维护保养带来很大困难。因此，有必要设计并实现一个实用的培训系统。其硬件与轨道交通领域实际使用的设备完全一致。它具有性能稳定、故障设置和恢复操作简单、成本低等优点。

本文设计并实现了一个基于S700K转辙机的智能考核系统，通过实训和操作，有效提高受训人员的道岔维护和故障处理水平。

2.模型

在该系统中，可以模拟S700K转辙机的开路故障，包括启动电路、指示电路、动作电路、采集电路和驱动电路的故障，设备的维修和登记，记录故障现象和原因。该系统主要由三个模块组成：电源模块、电源保护模块和智能故障处理模块。

2.1电源模块

在电源模块中，设计了输入电源和隔离变压器。输入电源有AC380V/50Hz（三相四线制）和AC220V/50Hz两种类型。该隔离变压器的输入为三相四线制交流380V，功率为1200W，输出为三相交流380V，功率为900W，输出为AC220V，功率为300W。三相交流380V为开关操作设计，电源模块全部由专用变压器外壳保护。通过对启动电流、转换电流、闭锁电流、三相AC380V、AC220V、变压器的电压等数据的测试分析，使学生熟悉交流开关控制电路的日常数据测试流程，对电路各部分电压、电流有基本知识，方便了他们。稍后，将进行故障排除。

2.2电源保护模块

电源保护模块采用四线制AC380V/6A断路器1组、AC380V/5A断路器2组、DC24V/2A断路器2组。

2.3智能故障处理模块

在智能故障处理模块中，设计包括故障控制箱：采用标准工业槽工艺设计，内置主控板、数据采集板和故障设置板。它可以设置开关启动电路故障、动作电路故障、驱动电路故障、采集电路故障、指示电路故障。电路如图3所示。完成转辙机的整定、反向操作和指示状态的采集。以S700K转辙机为基础，在整个系统中开发了20个故障点。在系统中，教师端设置故障次数，学生端接收教师端发送的故障。根据继电器状态、开关定位反转状态等故障现象，可以判断故障。通过修复过程，完成培训考核。教师只需在软件上操作，无需使用工具材料破坏硬件设置，方便快捷，减轻工作量，保证了实训设备的可持续使用。通过实训，提高了学生对开关控制电路原理的分析能力。同时，在故障排除中要使用万用表和相位表，训练学生使用电工电子仪器的能力。故障位置的设置、故障的分析和处理的全过程都是基于现场的实际工作任务。真实还原了现场设备的安装、调试和维护过程。

2.4故障排除过程

（a）学生首先在20分钟内完成对系统的测试，并记录训练系统的电气特性。

（b）在练习模式下，使用工作站号标签上的用户名和密码登录开关控制智能训练考核系统学生客户端软件。

（c）开始进入比赛故障处理部分，系统自动计时。学生通过观察故障现象，分析故障原因，缩小故障范围，利用测量工具查找故障点。

（d）找出故障点后，通过软件进行修复。原理图上，左键选择需要修复的故障点编号（蓝色），点击“修复”。

（e）每一故障应以驾驶设备检查登记簿的形式逐一处理。

在故障排除过程中，必须遵守以下要求：

（1）不要关闭电源检查电路故障。

（2）万用表在检查故障过程中，不应同时连接室内外设备测量参数。

（3）在检查故障过程中，請使用适当的万用表量程，防止烧坏万用表。

3.实验

该系统现场模拟转辙机控制电路故障，便于学生发现和处理转辙机控制电路故障，提高转辙设备运行分析和故障处理能力，加强学生组织协作能力，提高信号专业学生的实践能力和操作水平。经过本系统培训的学生参加了转辙机模块考试中的信号工国家职业资格认证。通过率达到90%，效果良好。

4.结论

本文设计并实现了一个基于S700K转辙机的智能考核系统。该系统集转辙机控制系统培训、系统故障设置与处理、转辙机控制培训考核、智能系统自动评分等多种教学功能于一体，为教学服务。该系统的硬件与轨道交通领域实际使用的设备完全一致。它具有性能稳定、故障设置和恢复操作简单、成本低等优点。

参考文献：

[1]Kong Q.N.“S700K型电动转辙机开关控制电路故障分析”，价值工程（2012）.

[2]金丽君，等，“高压断路器操作控制用辅助开关分断能力分析”.国际电力设备交换技术会议（2012）.

本研究得到了武汉铁道职业技术学院招标课题（编号：QZB202003）、武汉铁道职业技术学院科研创新团队（编号：CXTD201901）的资助。