張 莉 胡恩華

*太原電務(wù)段太北峰尾信號(hào)工區(qū) 助理工程師，030600 太原

＊＊卡斯柯信號(hào)有限公司 高級(jí)工程師，210071 上海

提速道岔作為鐵路道岔轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一項(xiàng)新技術(shù)，已被逐步推廣應(yīng)用。然而，在實(shí)際運(yùn)用過程中，還出現(xiàn)了不少安全隱患，有些甚至危及到了行車的安全。究其根源，主要是由于無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)提速道岔故障或缺乏處理故障的經(jīng)驗(yàn)。下面介紹一種通過對(duì)三相功率曲線進(jìn)行分段綜合特征分析方法，來判別提速道岔是否存在異常，是何種故障并報(bào)警。

1 故障分析模型

如圖1所示，提速道岔功率曲線分析模型主要分為4個(gè)模塊，依次為數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、故障報(bào)警模塊以及曲線存儲(chǔ)庫。

圖1 故障分析結(jié)構(gòu)圖

1.數(shù)據(jù)采集模塊。主要任務(wù)是接收下位機(jī)采集傳送的提速道岔功率曲線數(shù)據(jù)，并以此作為分析的數(shù)據(jù)源。

2.數(shù)據(jù)分析模塊。完成所有對(duì)于提速道岔功率曲線的故障分析判斷。分析過程主要分為曲線分段、曲線分析及故障判別3步。通過與標(biāo)準(zhǔn)曲線庫及異常曲線庫中的已存曲線段進(jìn)行對(duì)比特征分析，可以判斷當(dāng)前接收的功率曲線是否異常，從而進(jìn)一步判斷該提速道岔是否處于正常狀態(tài)。

3.故障報(bào)警模塊。將數(shù)據(jù)分析模塊得出的故障內(nèi)容展現(xiàn)到顯示界面中，同時(shí)將故障發(fā)生時(shí)的數(shù)據(jù)曲線發(fā)送到顯示界面同步展現(xiàn)，以供用戶觀察分析。此外，還集成了報(bào)警維修建議功能，針對(duì)不同的提速道岔故障內(nèi)容，提供給用戶有針對(duì)性的維修建議。

4.曲線存儲(chǔ)庫，內(nèi)含標(biāo)準(zhǔn)曲線庫和異常曲線庫2個(gè)庫。隨著異常曲線庫案例的擴(kuò)充和修正，對(duì)于提速道岔的故障判斷會(huì)更全面、更準(zhǔn)確。

2 故障分析流程

圖2 故障分析流程圖

故障分析流程如圖2所示，在運(yùn)用功率曲線分析提速道岔故障之前，要先對(duì)三相功率曲線進(jìn)行分段處理，分成解鎖、轉(zhuǎn)換、鎖閉3個(gè)過程。將采集來的三相功率曲線依次分段與標(biāo)準(zhǔn)曲線段及異常故障段進(jìn)行特征匹配，若特征匹配的相似度接近于異常故障，則認(rèn)為發(fā)生了相應(yīng)的故障。例如:在解鎖過程中發(fā)生的斷線及解鎖過程阻力大;在轉(zhuǎn)換過程中發(fā)生的瞬間斷電及轉(zhuǎn)換過程阻力大;在鎖閉過程中發(fā)生的道岔扳不到位及鎖閉過程阻力大等。若特征匹配的相似度接近于正常曲線，則認(rèn)為該曲線無故障;不接近于任何異常曲線但又偏離于正常曲線，則將該曲線特征記錄下來以做進(jìn)一步分析，確認(rèn)后歸入異常特征庫。以提速道岔扳不到位為例具體說明，功率曲線對(duì)比圖如圖3所示。

舉例故障描述如下:當(dāng)曲線時(shí)間超過標(biāo)準(zhǔn)曲線2 s以上，且鎖閉過程中70%以上的點(diǎn)值比參考曲線相同位置的點(diǎn)值都大。根據(jù)故障處理方法，分析步驟如下。

圖3 功率曲線對(duì)比圖

1.依次分段獲取標(biāo)準(zhǔn)及預(yù)判斷的功率曲線的3個(gè)分段過程。

2.對(duì)各個(gè)分段過程進(jìn)行依次特征匹配。

3.當(dāng)獲取的預(yù)判斷鎖閉段曲線與標(biāo)準(zhǔn)鎖閉段曲線不相似時(shí)，進(jìn)一步將它與異常曲線段的特征進(jìn)行核對(duì)。

4.當(dāng)預(yù)判斷的曲線時(shí)間超過標(biāo)準(zhǔn)曲線2 s以上，且當(dāng)獲取的預(yù)判斷鎖閉段70%以上的點(diǎn)值都比標(biāo)準(zhǔn)鎖閉段曲線的點(diǎn)值大時(shí)，即滿足了異常曲線特征時(shí)，則判斷出該曲線異常。

5.給出道岔扳不到位報(bào)警信息。

隨著異常曲線案例的擴(kuò)展，該方法可以識(shí)別大多數(shù)常見或已發(fā)生過的故障情況。

3 結(jié)束語

在鐵路大提速的背景下，當(dāng)信號(hào)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，要求電務(wù)維修及故障處理的時(shí)間越短越好，而該方法能夠有效診斷提速道岔的當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。通過識(shí)別提速道岔操動(dòng)過程中三相功率曲線的正常及異常特征，針對(duì)各個(gè)分段過程中的特征來匹配對(duì)應(yīng)的故障，并通過對(duì)未知故障的特征提取來擴(kuò)展異常曲線庫，從而使得對(duì)提速道岔的故障診斷變地簡單易行。