基于微機監測的提速道岔故障分析方法

張 莉 胡恩華

*太原電務段太北峰尾信號工區 助理工程師，030600 太原

＊＊卡斯柯信號有限公司 高級工程師，210071 上海

提速道岔作為鐵路道岔轉換系統的一項新技術，已被逐步推廣應用。然而，在實際運用過程中，還出現了不少安全隱患，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發現提速道岔故障或缺乏處理故障的經驗。下面介紹一種通過對三相功率曲線進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個模塊，依次為數據采集模塊、數據分析模塊、故障報警模塊以及曲線存儲庫。

圖1 故障分析結構圖

1.數據采集模塊。主要任務是接收下位機采集傳送的提速道岔功率曲線數據，并以此作為分析的數據源。

2.數據分析模塊。完成所有對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。通過與標準曲線庫及異常曲線庫中的已存曲線段進行對比特征分析，可以判斷當前接收的功率曲線是否異常，從而進一步判斷該提速道岔是否處于正常狀態。

3.故障報警模塊。將數據分析模塊得出的故障內容展現到顯示界面中，同時將故障發生時的數據曲線發送到顯示界面同步展現，以供用戶觀察分析。此外，還集成了報警維修建議功能，針對不同的提速道岔故障內容，提供給用戶有針對性的維修建議。

4.曲線存儲庫，內含標準曲線庫和異常曲線庫2個庫。隨著異常曲線庫案例的擴充和修正，對于提速道岔的故障判斷會更全面、更準確。

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，在運用功率曲線分析提速道岔故障之前，要先對三相功率曲線進行分段處理，分成解鎖、轉換、鎖閉3個過程。將采集來的三相功率曲線依次分段與標準曲線段及異常故障段進行特征匹配，若特征匹配的相似度接近于異常故障，則認為發生了相應的故障。例如:在解鎖過程中發生的斷線及解鎖過程阻力大;在轉換過程中發生的瞬間斷電及轉換過程阻力大;在鎖閉過程中發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一步分析，確認后歸入異常特征庫。以提速道岔扳不到位為例具體說明，功率曲線對比圖如圖3所示。

舉例故障描述如下:當曲線時間超過標準曲線2 s以上，且鎖閉過程中70%以上的點值比參考曲線相同位置的點值都大。根據故障處理方法，分析步驟如下。

圖3 功率曲線對比圖

1.依次分段獲取標準及預判斷的功率曲線的3個分段過程。

2.對各個分段過程進行依次特征匹配。

3.當獲取的預判斷鎖閉段曲線與標準鎖閉段曲線不相似時，進一步將它與異常曲線段的特征進行核對。

4.當預判斷的曲線時間超過標準曲線2 s以上，且當獲取的預判斷鎖閉段70%以上的點值都比標準鎖閉段曲線的點值大時，即滿足了異常曲線特征時，則判斷出該曲線異常。

5.給出道岔扳不到位報警信息。

隨著異常曲線案例的擴展，該方法可以識別大多數常見或已發生過的故障情況。

3 結束語

在鐵路大提速的背景下，當信號設備發生故障時，要求電務維修及故障處理的時間越短越好，而該方法能夠有效診斷提速道岔的當前運轉狀態。通過識別提速道岔操動過程中三相功率曲線的正常及異常特征，針對各個分段過程中的特征來匹配對應的故障，并通過對未知故障的特征提取來擴展異常曲線庫，從而使得對提速道岔的故障診斷變地簡單易行。