軌道交通中S700K道岔轉(zhuǎn)轍裝置智能考核系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

肖潔 黃麗 黃臻

摘要：道岔轉(zhuǎn)轍裝置是軌道交通信號系統(tǒng)中故障率最高的設(shè)備。道岔設(shè)備維修與故障處理是軌道交通信號專業(yè)的核心課程，也是保證軌道交通運(yùn)輸安全的關(guān)鍵技術(shù)。隨著軌道交通里程、列車速度和行車密度的快速提升，道岔設(shè)備使用頻率的增加導(dǎo)致日常維護(hù)和故障處理工作量的增加，給安全生產(chǎn)帶來巨大壓力。因此，快速診斷和處理道岔故障的能力是軌道交通運(yùn)輸安全的重要保證。針對這些原因，加強(qiáng)對學(xué)員和信號檢修人員現(xiàn)場操作技能的培訓(xùn)，提高他們在短時(shí)間內(nèi)處理設(shè)備故障的能力顯得尤為重要。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)的智能考核系統(tǒng)，通過實(shí)訓(xùn)和操作，有效提高學(xué)員的道岔維護(hù)和故障處理水平。

關(guān)鍵詞：智能評估系統(tǒng);S700K開關(guān)交易裝置;軌道交通;故障處理

1.概述

隨著軌道交通產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展和輸出，用工需求劇增，對技能技術(shù)人才的需求也越來越高。要求畢業(yè)生就業(yè)后能夠工作。為適應(yīng)軌道交通行業(yè)技術(shù)發(fā)展需要，滿足用人單位用人需求，提高學(xué)生就業(yè)競爭力，我國高等職業(yè)教育正在進(jìn)行深入改革，堅(jiān)持服務(wù)為本、以就業(yè)為導(dǎo)向，走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路。

道岔轉(zhuǎn)轍裝置是軌道交通信號系統(tǒng)中故障率最高的設(shè)備。道岔設(shè)備維修與故障處理是軌道交通信號專業(yè)的核心課程，也是保證軌道交通運(yùn)輸安全的關(guān)鍵技術(shù)。隨著軌道交通里程、列車速度和行車密度的快速提升，道岔設(shè)備使用頻率的增加導(dǎo)致日常維護(hù)和故障處理工作量的增加，給安全生產(chǎn)帶來巨大壓力。

在從事道岔設(shè)備的維護(hù)、檢修和故障排除工作前，必須掌握道岔控制設(shè)備的組成、原理和常見故障排除方法。由于現(xiàn)場設(shè)備不以教學(xué)為目的，成本高，且無配套教學(xué)資源，軌道交通信號控制實(shí)訓(xùn)使用現(xiàn)場設(shè)備會導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)成本劇增;設(shè)備在使用過程中的損耗也會給后期維護(hù)保養(yǎng)帶來很大困難。因此，有必要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)用的培訓(xùn)系統(tǒng)。其硬件與軌道交通領(lǐng)域?qū)嶋H使用的設(shè)備完全一致。它具有性能穩(wěn)定、故障設(shè)置和恢復(fù)操作簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)的智能考核系統(tǒng)，通過實(shí)訓(xùn)和操作，有效提高受訓(xùn)人員的道岔維護(hù)和故障處理水平。

2.模型

在該系統(tǒng)中，可以模擬S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)的開路故障，包括啟動電路、指示電路、動作電路、采集電路和驅(qū)動電路的故障，設(shè)備的維修和登記，記錄故障現(xiàn)象和原因。該系統(tǒng)主要由三個(gè)模塊組成：電源模塊、電源保護(hù)模塊和智能故障處理模塊。

2.1電源模塊

在電源模塊中，設(shè)計(jì)了輸入電源和隔離變壓器。輸入電源有AC380V/50Hz（三相四線制）和AC220V/50Hz兩種類型。該隔離變壓器的輸入為三相四線制交流380V，功率為1200W，輸出為三相交流380V，功率為900W，輸出為AC220V，功率為300W。三相交流380V為開關(guān)操作設(shè)計(jì)，電源模塊全部由專用變壓器外殼保護(hù)。通過對啟動電流、轉(zhuǎn)換電流、閉鎖電流、三相AC380V、AC220V、變壓器的電壓等數(shù)據(jù)的測試分析，使學(xué)生熟悉交流開關(guān)控制電路的日常數(shù)據(jù)測試流程，對電路各部分電壓、電流有基本知識，方便了他們。稍后，將進(jìn)行故障排除。

2.2電源保護(hù)模塊

電源保護(hù)模塊采用四線制AC380V/6A斷路器1組、AC380V/5A斷路器2組、DC24V/2A斷路器2組。

2.3智能故障處理模塊

在智能故障處理模塊中，設(shè)計(jì)包括故障控制箱：采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)槽工藝設(shè)計(jì)，內(nèi)置主控板、數(shù)據(jù)采集板和故障設(shè)置板。它可以設(shè)置開關(guān)啟動電路故障、動作電路故障、驅(qū)動電路故障、采集電路故障、指示電路故障。電路如圖3所示。完成轉(zhuǎn)轍機(jī)的整定、反向操作和指示狀態(tài)的采集。以S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)為基礎(chǔ)，在整個(gè)系統(tǒng)中開發(fā)了20個(gè)故障點(diǎn)。在系統(tǒng)中，教師端設(shè)置故障次數(shù)，學(xué)生端接收教師端發(fā)送的故障。根據(jù)繼電器狀態(tài)、開關(guān)定位反轉(zhuǎn)狀態(tài)等故障現(xiàn)象，可以判斷故障。通過修復(fù)過程，完成培訓(xùn)考核。教師只需在軟件上操作，無需使用工具材料破壞硬件設(shè)置，方便快捷，減輕工作量，保證了實(shí)訓(xùn)設(shè)備的可持續(xù)使用。通過實(shí)訓(xùn)，提高了學(xué)生對開關(guān)控制電路原理的分析能力。同時(shí)，在故障排除中要使用萬用表和相位表，訓(xùn)練學(xué)生使用電工電子儀器的能力。故障位置的設(shè)置、故障的分析和處理的全過程都是基于現(xiàn)場的實(shí)際工作任務(wù)。真實(shí)還原了現(xiàn)場設(shè)備的安裝、調(diào)試和維護(hù)過程。

2.4故障排除過程

（a）學(xué)生首先在20分鐘內(nèi)完成對系統(tǒng)的測試，并記錄訓(xùn)練系統(tǒng)的電氣特性。

（b）在練習(xí)模式下，使用工作站號標(biāo)簽上的用戶名和密碼登錄開關(guān)控制智能訓(xùn)練考核系統(tǒng)學(xué)生客戶端軟件。

（c）開始進(jìn)入比賽故障處理部分，系統(tǒng)自動計(jì)時(shí)。學(xué)生通過觀察故障現(xiàn)象，分析故障原因，縮小故障范圍，利用測量工具查找故障點(diǎn)。

（d）找出故障點(diǎn)后，通過軟件進(jìn)行修復(fù)。原理圖上，左鍵選擇需要修復(fù)的故障點(diǎn)編號（藍(lán)色），點(diǎn)擊“修復(fù)”。

（e）每一故障應(yīng)以駕駛設(shè)備檢查登記簿的形式逐一處理。

在故障排除過程中，必須遵守以下要求：

（1）不要關(guān)閉電源檢查電路故障。

（2）萬用表在檢查故障過程中，不應(yīng)同時(shí)連接室內(nèi)外設(shè)備測量參數(shù)。

（3）在檢查故障過程中，請使用適當(dāng)?shù)娜f用表量程，防止燒壞萬用表。

3.實(shí)驗(yàn)

該系統(tǒng)現(xiàn)場模擬轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電路故障，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)和處理轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電路故障，提高轉(zhuǎn)轍設(shè)備運(yùn)行分析和故障處理能力，加強(qiáng)學(xué)生組織協(xié)作能力，提高信號專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力和操作水平。經(jīng)過本系統(tǒng)培訓(xùn)的學(xué)生參加了轉(zhuǎn)轍機(jī)模塊考試中的信號工國家職業(yè)資格認(rèn)證。通過率達(dá)到90%，效果良好。

4.結(jié)論

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)的智能考核系統(tǒng)。該系統(tǒng)集轉(zhuǎn)轍機(jī)控制系統(tǒng)培訓(xùn)、系統(tǒng)故障設(shè)置與處理、轉(zhuǎn)轍機(jī)控制培訓(xùn)考核、智能系統(tǒng)自動評分等多種教學(xué)功能于一體，為教學(xué)服務(wù)。該系統(tǒng)的硬件與軌道交通領(lǐng)域?qū)嶋H使用的設(shè)備完全一致。它具有性能穩(wěn)定、故障設(shè)置和恢復(fù)操作簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]金麗君，等，“高壓斷路器操作控制用輔助開關(guān)分?jǐn)嗄芰Ψ治觥?國際電力設(shè)備交換技術(shù)會議（2012）.

本研究得到了武漢鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院招標(biāo)課題（編號：QZB202003）、武漢鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（編號：CXTD201901）的資助。