[发明专利]无绝缘轨道电路调谐区设备故障在线诊断方法

说明书

技术领域

本发明关于铁路领域，涉及的是一种故障诊断方法，特别是指一种无绝缘轨道电路调谐区设备故障在线诊断方法。

技术背景

列车在线路上运行，其行车安全的保障和运行效率的提高是由相应的列车运行控制系统来实现的。轨道电路作为该系统的关键设备之一，在列车定位、完整性检查以及地-车间行车命令的连续传输等方面发挥着重要作用。目前，无绝缘轨道电路以其抗干扰能力强、易于实现牵引回流等优点，在全国范围内得到了广泛应用。所谓无绝缘轨道电路是以铁路线路的两根钢轨为导体，在电路两端分别接入信号发送设备和接收设备，并通过在轨道电路两端设置相应的调谐区，以电气绝缘节代替传统的机械绝缘节来实现相邻轨道电路间信号隔离的一种电路。该电路中发送设备根据线路上列车的运行位置和轨道电路状态确定列车运行的目标速度，并以此选定相应的调制低频频率，产生载频一定的FSK信号，使其在钢轨中传输。在列车进入该无绝缘轨道电路之后，由相应机车信号设备接收该信号，并解调出该信号中的调制低频信息，最终经译码得到相应的列车目标速度。

无绝缘轨道电路调谐区的基本结构主要包括一段长度为29m的钢轨线路，其两端分别针对相邻轨道电路信号的不同载频频率所设置的调谐单元和调谐区中部并接在钢轨间的空心线圈等设备。在实际应用中，上述设备能使调谐区对其两侧相邻轨道电路的不同载频的轨道电路信号，都表现出并联谐振的效果，使其相应的视入阻抗趋向于无穷，进而使相邻轨道电路从电气性能上得到隔离，以有效防止相邻轨道电路信号的越区传输，确保列车运行安全。

由以上调谐区基本工作原理可知，只要调谐单元或空心线圈等调谐区设备发生故障，都会破坏原有的并联谐振关系，进而大大降低相邻轨道电路间传输信号的隔离效果，使得相邻区段轨道电路信号得以越过调谐区而串入本区段，造成信号的越区传输，形成所谓的邻区段频率干扰，使得车载机车信号设备给出相应的信号降级显示，直接影响到列车的运行效率，甚至可能会危及行车安全。因此，对调谐区各设备进行在线诊断具有十分重要的意义。

现有的调谐区设备故障诊断方法主要有两种，其中现场普遍应用的一种方法是，只针对调谐单元，利用发送端调谐单元故障会使调谐区接收端电压降低约一半，而接收端调谐单元故障会使调谐区接收端电压升高约5-7倍这一规律，通过在接收设备中设置相应的故障检测门限来实现对调谐单元的故障诊断。该方法在实际运用过程中，由于会受到道砟电阻等轨道电路参数波动以及补偿电容和空心线圈等轨道电路设备故障的影响，使得该方法的虚警率和误报率较高。同时，该方法也无法对空心线圈故障进行诊断，存在一定的局限性。另一种方法是利用各铁路局综合检测车的定期巡检，通过检查本轨道电路信号中是否混有相邻轨道电路信号来间接判断调谐区的状态。该方法的主要不足是只能确定调谐区是否发生故障，而不能进行故障定位，同时还需要由专业人员与专用的软、硬件设备相配合，因而存在检测性能较低、检测成本相对较高的问题。此外，综合检测车通常只能间隔15天左右开行一次，即在检测及时性上也存在不足。可见，随着铁路的高速发展和运输量的加大，传统的调谐区设备故障诊断方法已经不能满足轨道电路调谐区进行状态监测和故障诊断的要求。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种无绝缘轨道电路调谐区设备故障在线诊断方法。此诊断方法具有功能全面、检测准确度高、适应性强、实现方法简单、实时性好等特点，能够满足当前对轨道电路调谐区进行状态监测和故障诊断的需求。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种无绝缘轨道电路调谐区设备故障在线诊断方法，

基于机车信号记录器获取机车信号感应电压幅值包络、分路点位置、列车速度以及轨道电路信号载频信息；

对上述数据做预处理，得到轨道电路长度、补偿电容个数及其位置点和机车信号感应电压归一化幅值包络；

对机车信号感应电压归一化幅值包络进行分段拟合及构建相应特征向量；

构建神经网络，利用上述特征向量训练神经网络并对无绝缘轨道电路调谐区设备进行故障诊断；

将所述调谐区设备故障诊断结果经机车信号远程监测系统发送至相应的地面监测客户端。

本发明相比现有方法具有如下优点：

1.该故障诊断方法能准确定位调谐区故障设备，即不但能够实现调谐单元故障诊断，而且对于现有方法所无法实现的空心线圈故障诊断也具有良好的诊断效果。

2.该故障诊断方法具有完善的数学理论依据，且基于机车信号感应电压幅值包络对调谐区各设备故障情况进行全局分析，比现有方法诊断结果更准确。