信号集中监测系统中轨道电路报警的优化及应用.pdf

2 0 2 4年3期2 2 9 2 0 2 4年第4 6卷第3期信号集中监测系统中轨道电路报警的优化及应用王 伟作者简介:王伟(1 9 9 7-),本科,助理工程师,研究方向为信号维修及管理。(国能新朔铁路有限责任公司大准铁路分公司 内蒙古 鄂尔多斯0 1 7 0 0 0)摘 要 在信号集中监测系统中,优化轨道电路报警功能,首先需要构建完善的监测系统,配置故障检测技术,同时新增报警功能,改善信号采集方式。其次,需处理好电缆不良、小轨出电压偏低、电流超标、电压下降等问题。文中简单分析了信号集中监测系统中的轨道电路报警优化及其应用,希望能为轨道安全管理工作提供借鉴。关键词:信号集中监测系统;轨道电路;报警;优化中图分类号 U 2 8 4.2O p t i m i z a t i o na n dA p p l i c a t i o no fT r a c kC i r c u i tA l a r mi nS i g n a lC e n t r a l i z e dM o n i t o r i n gS y s t e mWAN G W e i(D a z h u nR a i l w a yB r a n c ho fG u o n e n gX i n s h u oR a i l w a yC o.,L t d.,O r d o s,I n n e rM o n g o l i a0 1 7 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t I nt h ec e n t r a l i z e ds i g n a lm o n i t o r i n gs y s t e m,t oo p t i m i z et h et r a c kc i r c u i ta l a r mf u n c t i o n,f i r s to fa l l,i ti sn e c e s s a r yt ob u i l da c o m p l e t em o n i t o r i n g s y s t e m,c o n f i g u r e f a u l t d e t e c t i o n t e c h n o l o g y,a n da d da l a r mf u n c t i o n s t o i m p r o v et h e s i g n a l a c q u i s i t i o nm e t h o d.S e c o n d l y,i t i sn e c e s s a r y t od e a lw i t h t h ep r o b l e m s o f b a dc a b l e,l o wo u t p u t v o l t a g eo f s m a l lr a i l,e x c e s s i v ec u r r e n ta n dv o l t a g ed r o p.T h i sp a p e rb r i e f l ya n a l y z e st h et r a c kc i r c u i ta l a r mo p t i m i z a t i o na n da p p l i c a t i o nc o r e i nt h es i g n a l c e n t r a l i z e dm o n i t o r i n gs y s t e m,h o p i n gt op r o v i d er e f e r e n c e f o r t r a c ks a f e t ym a n a g e m e n t.K e y w o r d s C e n t r a l i z e ds i g n a lm o n i t o r i n gs y s t e m,T r a c kc i r c u i t,A l a r m,O p t i m i z a t i o n0 引言对信号集中监测系统而言,轨道电路报警设备有着重要的作用,只有及时发送报警信号,才能为轨道电路设备故障与隐患修复工作提供良好的条件。全面优化信号集中监测系统,完善安全风险管控机制,必须为信号集中监测系统组建轨道电路基础数据平台,引入先进的检修技术,增加新算法,对超出规定范围的轨道电路参数实施分级报警策略,降低安全风险。1 构建完善的监测系统,配置故障检测技术实现信号集中监测系统中轨道电路报警的优化及安全应用,首先需构建完善的信号集中监测系统,组建轨道电路基础数据平台,以便及时收集报警信号,做好数据分析工作,准确识别风险类型,及时做好轨道电路修复工作。同时,需要为信号集中监测系统轨道电路配置故障检测技术,以便及时发现和修复故障1。目前,信号集中监测系统轨道配置故障检测技术大致可分为4种。(1)智能化传感器检测技术。该技术主要通过智能化传感器元件完成信号集中监测系统轨道电路的在线实时监测。该元件具有较高的灵敏度,能有效利用外部环境数据,做好电路电压的在线测量工作。因为传感器元件和电路控制单元处于连接状态,所以其能精确测量线路,完整收集检测信息,准确识别存在故障的点位。目前,应用在线检测仪能有效提升信号集中监测系统轨道电路检修工作的质量,确保诊断结果的准确性。(2)依托神经网络的故障诊断方法。从组织结构来看,神经网络可以分为多种类型,如模糊神经网络模型、B P神经网络结构、自组织映射神经网络结构模型、多层感知器模型、递归神经网络模型、H o p f i e l d神经网络模型等。这些模型都可以收集和分析数据,计算参数。在信号集中监测系统轨道电路故障检修工作中,依托神经网络的故障诊断方法可以针对不同故障采用相应的模型与算法。例如,对于轨道电路元件故障,可采用P C A-R B F神经网络模型,即应用依托该模型的故障诊断算法来计算数据载荷,如果电路元件存在故障,计算结果也会产生异常。在故障诊断期间,其可以全面做好仿真验证作业,准确率高达8 5%。在故障检修过程中,可以结合小波包和S OM神经网络模型进行诊断。首先,借助小波包来分解设备故障样本数据,根据分解得到的各频段能量值和正常参数之比建立特征向量。然后,将该向量输入S OM神经网络模型,通过模型分析完成诊断工作。另外,可以发挥递归神经网络模型的作用,做好相关试验,修正R NN模型网络输出结果,准确识别故障类型和诱因。2 3 0 2 0 2 4年3期(3)依据深度学习的诊断方法。从基本概念来看,深度学习可应用大数据技术进行特征挖掘,处理海量数据,弥补传统神经网络模型的缺陷,做好数据提取工作。在信号集中监测系统轨道电路故障诊断工作中,依据深度学习的诊断方法可以借助大数据技术对原始数据进行深度挖掘,了解数据的分布式特征,并对轴承故障进行分类识别。当代信号集中监测系统轨道电路设备日益智能化,组合结构非常精密、复杂,其监测信号具有繁杂性,这给数据提取工作带来了较高的难度。因此,可以借助深度学习置信网络来准确提取数据特征,做好故障智能化诊断工作,应用深度学习置信网络来代替浅层神经网络模型,可发挥深度学习状态观测器的作用,获取精确的仿真测试结果,准确识别故障类型、部位和相关因素。对于传统神经网络模型的过拟合、泛化能力弱等问题,可以通过深度学习置信网络模型来解决,配置以深度学习置信网络为依托的状态观测器,做好仿真验证工作,不断提升诊断结果的准确性,加快诊断响应速度。另外,针对信号集中监测系统轨道电路复杂型故障诊断效率低、时间长等问题,可以采用依托一维卷积神经网络模型的故障诊断方法,利用多个交替的卷积层与池化层尽快完成原始数据的自适应特征学习工作,准确诊断故障类型,自动输出诊断方案与正常状态下的各种参数(如电压、电流、功率等)。(4)基于支持向量机的诊断方法。从技术领域来看,支持向量机是一种以统计学为基础的机器学习方法,可以收集与分析有限的样本数据集,学习能力良好,同时可促进线性变换,将非线性问题灵活转换到高维特征空间内。在应用支持向量机的过程中,需要的训练样本较少,泛化性能良好。相比之下,传统故障分类器的功能有限,无法提升信号集中监测系统轨道电路故障诊断的效率与准确性,对于这样的缺陷,可以用支持向量机来弥补,在具体应用中,可以用小波核函数进行计算,验证不同故障形态的数据。2 新增报警功能,改善信号采集方式为提升信号集中监测系统中的轨道电路报警效果,铁路单位新增了以下报警功能。(1)应用信号集中监测系统来自动发现轨道电路电气特性不符合标准要求、电路调整不正确等问题。(2)对信号集中监测系统终端实施科学操作,快速识别轨道电路分路不良的问题。对道床漏泄超标区段进行标注、显示、分析、汇总,自动生成报表,并应用软件来研判报警信息,加强设备故障预防工作,尽最大的努力确保轨道电路安全。(3)在信号集中监测系统内纳入轨道电路基础数据信息,以调整表为参考,使轨道电路能自动分区段地生成报警上限和报警下限,做好超限分级报警工作,并及时进行备案。一般情况下,轨道电路参数容易受到天气、道床、季节变化等因素的影响,进而发生改变,偏离标准要求,如果参数超过了调整表的范围,信号集中监测系统就会自动发出报警信号,通知维修技术人员及时进行维修与调整。目前,信号集中监测系统在智能化技术的支持下,可以自动管控轨道电路不良的问题,为轨道电路基础数据表和分路不良区段统计表的数据浏览提供支持,并做好数据表和统计表的筛选、打印工作。(4)在信号集中监测系统中加入轨道电路子功能模块,可以将轨道电路调整表列入监测范围,使轨道电路子功能模块和标准的信号集中监测系统各自保持独立的功能,进而自动生成轨道电路调整表(独立的工具会在信号集中监测中心基于服务器与终端运行)。(5)完整保留原有的轨道电路电气特性超限三级报警内容,包括自动报警方式、显示功能、设置方式等。(6)为站机新增“调整超 维规 上限”“调整超 维规 下限”以及“分路超 维规 上限”三类一级报警项目(限值需要在日曲线中显示或通过人工隐藏起来)2。(7)如果已经标记了“分路不良”“道床泄漏超标”“分路不良备案”等,就需要保留电气特性三级报警,此时无需实施一级超限报警。(8)做好区段“分路不良”预警管理工作。站机软件可以根据各区段的“实际压车”情况,对轨道电路目前所处的具体情况或分路状态进行标记。通常情况下,可以在各区间及站内区段,说明“区间逻辑占用三点检查”,执行接口监测,以掌控G J状态。如果某些车站还没有实现“区间逻辑占用三点检查”,也可以预留该功能。在站内区段,可以根据列车进路做好信息的排列工作。为优化轨道电路报警功能,必须注重改善信号采集方式,具体方法如下。(1)需应用自动化监测技术对运行参数进行监测、收集、分析和存储,将所有数据信息存储到计算机数据库内,并通过数据分析来判断轨道电路的运行是否正常。当前,轨道电路智能故障检测工作大多都配有专业的计算机系统和数据存储器3。完成参数采集工作后,还需要对其进行处理。一般情况下,信号集中监测系统采集的数据可分为有用数据与无效数据,需应用大数据技术精准提炼有用数据,剔除无效数据。在数据处理工作中,需有效转化信息,应用智能算法做好数据的计算分析工作,进而生成直观的资料,不断提升数据信息的实用价值。(2)需科学分析和识别信息,即在完成数据处理工作后,借助大数据技术做好信息的深度分析和精准识别工作,列出轨道电路正常运行状况下的参数,再对比本次采集处理后的信息,判断轨道电路运行是否正常。如果存在异常,则需要采用相应的数据分析来鉴别故障类型与诱因4。在分析数据信息的过程中,需要构建数据模型,获取更为精准的分析结果。移动信息2 0 2 4年3期2 3 1 3 处理好各种问题,努力控制风险信号集 中 监 测 系 统 中 的 轨 道 电 路 报 警 问 题 主 要 有4种,分别是电缆不良、小轨出电压偏低、电压下降、电流超标等。对于电缆不良问题,不仅需要随时进行监测,及时发送报警信号,还应做好电缆敷设工作。如果存在小轨出电压偏低的问题,则需按照1 5 51 0 mV的标准进行调整。若因为空心线圈长短引接线交叉出现错接,进而致使调谐区两端被封连,导致小轨出电压偏低,纠正该问题后,就可以解除报警。如果电压下降,就需要分析原因,并予以维修。通常情况下,若电缆接续盒质量不达标,存在进水问题,就会导致电压下降,对电缆实施重新割接后,电压就能恢复正常。如果出现了电流超标现象,就需要按照标准要求进行调整,修复存在故障的组合部件。监测人员应仔细监测电流变化量,然后持续测量功率因数量,以便识别相应的变化幅度,接着进行连续调试,将电流恢复到正常范围内。为控制各种风险问题,需要全面做好监测工作。(1)需要仔细监测信号集中监测系统轨道电路的电源状态,如果存在异常,电能状态就会出现变化,此时需要监测电源,计算电能计量变化,判断诱因,并及时采取对应的解决措施5。在具体监测过程中,需要注意监测电力计量开关量,这样可以初步测量损害问题,分析整理相关数据,判断电表的运行状态是否正常。对于电流表而言,故障类型不同,电信号也会不同,监测技术人员会对电信号实施深度分析,应用专业理论知识来判断问题诱因,为故障维修工作奠定基础。在整个监测工作中,需要全过跟踪监测电表信号的变化(所有变化都是存在内部故障的信号)。(2)监测技术人员需要全面分析轨道电路装置所处的环境,包括内部环境与外部环境。通常情况下,在内部环境分析工作中,需要对比目前监测的状态量和之前已经记录的状态量,如果两者的偏差较大,就说明存在故障。如果没有较大的偏差,则说明电流表和电压表的运行处于正常状态。外部环境特指安装轨道电路装置的外在客观环境,如气候、季节、温度、湿度、天气、压力等。内外部环境因素会产生共同作用,影响电流表和电压表输出数据的准确性,这增加了故障诊断工作的难度。轨道电路也很容易受到环境因素的影响而被破坏,如暴风雪、雷雨天气等。因此,在轨道电路监测分析工作中,监测人员必须正视环境因素,深度分析数据和电信号,有序识别故障,及时修复相关装置,尽可能降低轨道运行风险,确保轨道交通的安全性。4 结语实现信号集中监测系统中轨道电路报警的优化及安全应用,首先需要构建完善的信号集中监测系统,组建轨道电路基础数据平台,实时监测信号设备应用状态,尽快收集报警信号,做好重要数据分析工作,以准确判断风险类型,尽快修复轨道电路装置。其次,应结合实际需求增加轨道电路报警功能,不断优化信号采集方式,做好信息采集和分析处理工作。同时,需处理好电缆不良、小轨出电压偏低、电流超标和电压下降问题。再次,需对信号集中监测系统轨道电路的电源状态、电流表和电压表输出参数进行全面监测,通过参数分析,及时发现并解决异常情况。如果电流表或电压表出现了损坏,就需要及时更换。参考文献1张辉东,张成斌.轨道电路基础数据纳入信号集中监测管理的实现与应用J.铁道通信信号,2 0 2 1,3 7(7):6 2-6 7.2邹仕强.PW-2 0 0 0 A型无绝缘移频自动闭塞系统J.自动化与仪表,2 0 2 1,3 6(8):1 3-1 7,2 8.3陈崇明,吴瀛,姚栋方,等.一种电能计量装置状态在线监测及远程诊断系统设计J.电力电容器与无功补偿,2 0 2 1,4 2(4):2 0 3-2 0 8.4郑丽英,董显,李敬文.铁路信号计算机联锁控制系统容错技术研究J.工业控制计算机,2 0 2 1,2 4(4):1 0-1 4,3 0.5谢斌盛,黎福海,崔琪相.高性能嵌入式系统应用中的容错结构J.湖南工程学院学报(自然科学版),2 0 2 1,1 1(8):1 6 0-1 6 1.移动信息