鐵路信號電纜斷線故障在線監測與定位方法研究

馮 哲

中鐵武漢電氣化局集團有限公司北京分公司

鐵路信號電纜斷線故障在線監測與定位方法研究

馮 哲

中鐵武漢電氣化局集團有限公司北京分公司

我國目前最重要的交通運輸方式就是鐵路運輸，鐵路運行的安全對于交通運輸具有重要的意義，甚至關系著人們生命財產的安全。在威脅鐵路運行安全的因素當中，鐵路信號電纜斷線故障是其中的一個比較突出的因素。因此，要著力排除這一故障，維護鐵路運行的安全。本文首先進行了基于鐵路信號電纜的特征進行監測與定位的方法概述，接著說明了斷線故障在線監測與定位方法的原理，最后討論了在線監測與定位方法的仿真試驗。

鐵路；信號電纜；斷線故障；在線檢測

一、基于鐵路信號電纜的特征進行監測與定位的方法概述

隨著我國交通運輸業的發展，鐵路作為我國最重要的運輸方式已經在全國普遍應用，火車的速度和運力也大大提升。所以必須要抓好鐵路運輸的安全工作，保障交通運輸的通暢性，保護人們的生命財產安全。威脅鐵路運輸安全的因素有很多，其中鐵路信號電纜斷線故障是其中危險性比較大的故障。目前我國鐵路的信號電纜在我國的鐵路運輸系統中占據十分重要的地位，它的功能是進行控制列車的信號的傳輸。因此，如果傳輸信號的電纜發生了故障，那么人們的生命財產就會收到極大的威脅，影響交通運輸業的發展。因此，要了解我國鐵路電纜的敷設情況，然后進行監測和定位，找到故障的源頭并及時的進行排除故障的工作。我國目前鐵路的信號傳輸需要利用信號柜，每兩個之間的距離大約是十公里到三十公里不等，中途的分線盒之間每兩個的距離大約是一公里到三公里不等。用于傳輸信號的電纜在額定電壓下能適用，可以進行鐵路信號和音頻信號以及自動信號的傳輸，每種信號都有控制電路的裝置。裝置中配備的鋁護套以及綜合護套能夠良好的保護鐵路信號電纜,可以在電氣化區段進行敷設或者在有強電干擾的地區進行敷設。當前我國進行鐵路信號電纜故障常用的檢測方法有三種，一是低壓脈沖反射法，二是電橋法，三是放音法。這些方法雖然能夠準確的定位故障發生的位置，但同時具有一定的局限性，如果電纜比較長，接線和的接頭較多，那么這些方法就不太適用了。所以需要使用新的監測方法來進行故障的監測與定位。我國目前的鐵路信號電纜在敷設時是通過接線盒，每根電纜都配備有備用芯線。此時可以在接線盒內嵌入一個電阻從而形成電源回路,然后對電阻的變化進行監測，根據其來進行故障的定位。這一新的監測方法可以有效的縮短監測時間，提高故障排除的效率。

二、斷線故障在線監測與定位方法的原理

我國鐵路信號電纜中都會存有至少一對的備用芯線。正在使用的芯線對要和備用芯線對裝配在同一根電纜中,這樣如果在用芯線對發生了故障之后,可以及時啟用備用芯線對,維持鐵路信號電纜的穩定工作。要注意在用芯線對是不能夠進行非鐵路信號信息的插入的,這樣如果鐵路信號電纜故障之后需要用監測的方式對其性能進行監測。斷線故障是信號電纜故障中最嚴重的故障,但是可以通過插人電阻的方式來進行故障的在線監測。具體來說，需要在分線盒內插入一個電阻,這樣備用芯線對就會形成若干個閉合的區間。在進行實際的監測工作中，完成上述操作后，只需要對備用芯線對的阻抗值進行測量,然后通過將測得的阻抗值與標準阻抗值進行對比就可以判定信號電纜的運行是否發生了故障。如果信號電纜發生了故障，此時該故障段的電阻值會增加。如果信號電纜出現了短路的現象，只需要將電阻和等效電阻進行對比就能夠判定該電纜段是否發生了短路現象。電阻值的測量是其中較為關鍵的一環，需要對芯線段的電壓和電流進行測量,然后利用歐姆定律來對該段線路的電阻值進行確定。信號電纜發生故障時表現為每段芯線的電阻都會有變化,而電流和電壓值也會相應地發生變化所以可以通過電流的測量來進行故障段的判斷。

三、在線監測與定位方法的仿真試驗

首先，試驗前需要明確信號電纜單位電阻與插入電阻二者之間的關系。我國鐵路的信號電纜在型號上具有差異性，不同型號的信號電纜其電阻都是不同的。所以在試驗時需要根據實際的情況插人不同電阻的信號電纜到分線盒內。每個分線盒具有不同的需求，在進行試驗時可以先計算出每個分線盒所需要的電阻比率,接著通過這個計算出的比率進行信號電纜的電阻選型。在一般情況下,在進行電纜型號的判定時，可以通過不同電阻阻值以及單位電阻阻值來進行推算。需要注意的時如果插入的電阻與單位電阻相比，二者的比值如果小于500時,此時故障所在的位置不容易進行準確的判斷。如果二者的比值達到了200或以上,此時可以利用二者的線性關系來清楚地對故障的具體位置進行判斷。

其次，試驗時需要對不同電源條件下的結果進行測試。以SPTYWPA25這一型號的信號電纜為例來說明這一步驟。該型號電纜的單位電阻是2.5千歐，且電纜的長度為三十公里,并且配備有29個分線盒,這些分線盒將其劃分為三十段不等的距離。此時將一個阻值是51千歐的電阻插入到分線盒內，然后將電源的電壓設定為250v恒定電壓,接著可以利用這些工作進行仿真模型的建立。建立仿真模型時，需要對電流進行檢測，此時有兩種情況，分別在兩端和一端施加25ov的電壓，然后對電纜斷路進行電流檢測,然后繪制出相應的關系曲線。試驗中通過分析曲線關系,可以看出只有在電纜的兩端都進行25Ov電壓的施加工作才能保證電流的順利通過。這一試驗具有很好的效果，利用試驗結果然后配合其他數據的分析和檢測可以準確的判斷出故障信號電纜的位置。

四、小結

我國鐵路信號電纜的運行狀態關系著鐵路運輸是否能夠正常進行運營,因此加強對信號電纜的在線監測是鐵路技術發展的方向之一。在進行監測的方式中，可以利用插入電阻的方式來實現監測斷線故障電纜的目的。需要不斷的改進和提高監測和定位方法，保證鐵路信號電纜的正常工作。

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馮哲（1982-），男，山東寧陽人，工程師，本科，中鐵武漢電氣化局集團有限公司北京分公司，研究方向：鐵道信號。