CN111391891A - 道岔故障预警方法和装置 - Google Patents

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吴正中
张辉
张涛
汪永刚
张燕
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    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
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Abstract

本公开涉及一种道岔故障预警方法和装置，该方法通过电流采集组件获取电动转辙机当前状态下的第一电流信息；根据所述电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，所述道岔的工作状态包括正常状态或异常状态；在确定所述道岔的工作状态为异常状态时，通过预设方式进行警报提示。本公开能够根据电动转辙机的电流情况及时发现道岔存在的异常问题，能够为道岔维修提供准确的数据，也能够为定位维修问题提供可靠的依据；从而能够有效的提高铁路运营维护效率。

Description

道岔故障预警方法和装置
技术领域
本公开涉及自动控制技术领域，具体地，涉及一种道岔故障预警方法和装置。
背景技术
目前铁路信号设备的监测基本都是采用的TJWX-2010型信号微机监测系统，TJWX-2010型信号微机监测系统是由北京全路通信信号研究设计院、郑州辉煌公司、沈阳铁路信号工厂等多家单位联合开发的信号设备微机监测网络系统。用于铁路、城市地铁信号设备的实时监测，将获得的信息通过下层的CAN网及上层广域网送至电务段、分局或路局，供有关人员查寻、分析、统计、汇总，为做出及时、正确的维修决策提供科学依据，是铁路信号维修管理现代化的必要设备，将为铁路信号维修体制实现“故障修”到“状态修”的改革提供技术基础。TJWX-2010型信号微机监测系统是一个比较全面的综合型监测系统，提供了数据采集、记录和回放功能，但对于转辙机监测方面，只监测转辙机的动作电流，仅根据转辙机的动作电流无法全面准确的确定道岔的故障情况。
发明内容
本公开的目的是提供一种道岔故障预警方法和装置，用于解决当前微机监测系统无法全面准确的确定道岔的故障情况的技术问题。
为了实现上述目的，本公开的第一方面提供一种道岔故障预警方法，所述方法包括：
通过电流采集组件获取电动转辙机当前状态下的第一电流信息，其中，所述电流采集组件包括电流互感器和模拟前端信号调理电路，所述模拟前端信号调理电路，用于提高所述电流互感器采集的电流精度；
根据所述电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，所述道岔的工作状态包括正常状态或异常状态；
在确定所述道岔的工作状态为异常状态时，通过预设方式进行警报提示。
可选地，所述模拟前端信号调理电路包括：数模转换器，可编程增益放大器，相位延迟补偿电路，低漂移内部参考电压电路、失调校准电路以及增益误差校准电路。
可选地，所述根据所述电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，包括：
获取所述第一电流信息对应的第一时间信息；
根据所述第一时间信息确定所述道岔的工作状态。
可选地，所述根据所述电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，还包括：
获取所述电动转辙机正常工作时的第二电流信息；
根据所述第一电流信息与所述第二电流信息确定所述道岔的工作状态。
可选地，所述根据所述电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，还包括：
获取所述电动转辙机正常工作时的第二电流信息对应的第二时间信息；
根据所述第一时间信息和所述第二时间信息确定所述道岔的工作状态。
在本公开的第二方面提供一种道岔故障预警装置，所述装置包括：
获取模块，用于通过电流采集组件获取电动转辙机当前状态下的第一电流信息，其中，所述电流采集组件包括电流互感器和模拟前端信号调理电路，所述模拟前端信号调理电路，用于提高所述电流互感器采集的电流精度；
数据处理模块，与所述电流采集模块连接，用于根据所述电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，所述道岔的工作状态包括正常状态或异常状态；
报警模块，与所述数据处理模块连接，用于在确定所述道岔的工作状态为异常状态时，通过预设方式进行警报提示。
可选地，所述模拟前端信号调理电路包括：数模转换器，可编程增益放大器，相位延迟补偿电路，低漂移内部参考电压电路、失调校准电路以及增益误差校准电路。
可选地，所述数据处理模块，包括：
第一获取子模块，用于获取所述第一电流信息对应的第一时间信息；
第一确定子模块，与所述第一获取子模块连接，用于根据所述第一时间信息确定所述道岔的工作状态。
可选地，所述数据处理模块，还包括：
第二获取子模块，用于获取所述电动转辙机正常工作时的第二电流信息；
第二确定子模块，与所述第二获取子模块连接，用于根据所述第一电流信息与所述第二电流信息确定所述道岔的工作状态。
可选地，所述数据处理模块，还包括：
第三获取子模块，用于获取所述电动转辙机正常工作时的第二电流信息对应的第二时间信息；
第三确定子模块，与所述第三获取子模块连接，用于根据所述第一时间信息和所述第二时间信息确定所述道岔的工作状态。
上述技术方案，通过电流采集组件获取电动转辙机当前状态下的第一电流信息，其中，所述电流采集组件包括电流互感器和模拟前端信号调理电路，所述模拟前端信号调理电路，用于提高所述电流互感器采集的电流精度；根据所述电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，所述道岔的工作状态包括正常状态或异常状态；在确定所述道岔的工作状态为异常状态时，通过预设方式进行警报提示。能够根据电动转辙机的电流情况及时发现道岔存在的异常问题，能够为道岔维修提供准确的数据，也能够为定位维修问题提供可靠的依据；从而能够有效的提高铁路运营维护效率。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1a是本公开一示例性实施例提供的一种道岔故障预警方法的流程图；
图1b是本公开一示例性的电流采集组件的框图；
图1c是本公开一示例性的模拟前端信号调理电路的框图；
图1d是本公开一示例性的道岔转换过程中的电流—时间特性曲线图；
图2是本公开一示例性实施例提供的一种道岔故障预警装置的框图；
图3是根据图2所示实施例示出的一种道岔故障预警装置的框图；
图4是根据图2所示实施例示出的另一种道岔故障预警装置的框图；
图5是根据图2所示实施例示出的又一种道岔故障预警装置的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
首先对本公开的应用场景进行说明，道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，通常在车站、编组站大量铺设。道岔转换通常是通过电动转辙机实现的，电动转辙机用于转换道岔的位置(根据需要转换至定位或反位，道岔转至所需位置且密贴后，实现锁闭，防止外力转换道岔。目前铁路信号设备的监测基本都是采用的TJWX-2010型信号微机监测系统，该微机监测系统是一个比较全面的综合型监测系统，能够提供了数据采集、记录和回放功能，但对于转辙机监测方面，只监测转辙机的动作电流，仅根据转辙机的动作电流无法全面准确的确定道岔的故障情况。
为了解决上述技术问题，本公开提供了一种道岔故障预警方法和装置，能够根据电动转辙机的电流情况及时发现道岔工作的异常情况，能够为道岔维修提供准确的数据，也能够为定位维修问题提供可靠的依据；从而能够有效的提高铁路运营维护效率。
图1a是本公开一示例性实施例提供的一种道岔故障预警方法的流程图；参见图1a，一种道岔故障预警方法，所述方法包括：
步骤101，通过电流采集组件获取电动转辙机当前状态下的第一电流信息。
其中，该电流采集组件包括电流互感器和模拟前端信号调理电路，该模拟前端信号调理电路，用于提高该电流互感器采集的电流精度；该当前状态为启动状态或稳定运行状态，该第一电流信息为该电动转辙机启动时的电流信息或者稳定工作时的电流信息。
需要说明的是，本步骤中可以通过电流采集模块采集该第一电流信息，该电流采集模块包括电流互感器和模拟前端信号调理电路，该模拟前端信号调理电路，用于提高该电流互感器采集的电流精度。该模拟前端信号调理电路可以包括：数模转换器，可编程增益放大器，相位延迟补偿电路，低漂移内部参考电压电路、失调校准电路以及增益误差校准电路。
示例地，通过该电流采集组件(如图1b，图1b是本公开一示例性的电流采集组件的框图)进行高精度电流采集，通过以太网接口，把该采集的电流数据传递给数据处理模块进行分析。该电电流采集组件包括电流互感器、模拟前端信号调理电路以及CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)核心板，其中，该模拟前端信号调理电路如图1c所示(图1c是本公开一示例性的模拟前端信号调理电路的框图)，由高精度系列微型电流互感器采集的电流信号经过PGA(Programmable Gain Amplifier，可编程增益放大器)放大后由数模转换器将模拟信号转化为数字信号，然后由相位延迟补偿电路对数字信号做以延迟补偿再将经过延迟补偿的数字信号进行校准，最终得到采集精度达到5‰的电流信息。
步骤102，根据该电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态。
其中，该道岔的工作状态包括正常状态或异常状态。
需要说明的是本步骤可以有多种实施方式，一种为：获取该第一电流信息对应的第一时间信息；根据该第一时间信息确定该道岔的工作状态。示例地，根据该第一电流信息和该第一时间信息确定道岔转换过程中的电流—时间特性曲线(图1d是本公开一示例性的道岔转换过程中的电流—时间特性曲线图)，如图1d所示，该电流—时间曲线是电流为纵轴、时间为横轴，以10毫秒测量间隔的各电流值逐点连接绘制而成的曲线，蕴涵了道岔转换过程中的电气特性和机械特性，通过分析该曲线得出该道岔的时间特性，根据该时间特性确定该道岔的工作状态，例如，T1～T2为1DQJ继电器电路上电时间和2DQJ转极时间，当T1～T2的时间小于或者等于0.3秒时，确定道岔的工作状态为正常状态，当T1～T2的时间大于0.3秒时，确定道岔的工作状态为异常状态；T2～T3为ZD6电机上电时间，当T2～T3的时间小于或者等于0.05秒时，确定道岔的工作状态为正常状态，当T2～T3的时间大于0.05秒时，确定道岔的工作状态为异常状态；T3～T4为道岔解锁，尖轨开始动作时间，T3～T4的时间小于或者等于0.6秒时，确定道岔的工作状态为正常状态，当T3～T4的时间大于0.6秒时，确定道岔的工作状态为异常状态；T7～T8为尖轨密贴至道岔锁闭的时间，当T7～T8的时间小于或者等于0.25秒时，确定道岔的工作状态为正常状态，当T7～T8的时间大于0.25秒时，确定道岔的工作状态为异常状态；T8～T9为ZD6转辙机完成机械锁闭，自动开闭器接点断开电路的时间，当T8～T9的时间小于或者等于0.05秒时，确定道岔的工作状态为正常状态，当T8～T9的时间大于0.05秒时，确定道岔的工作状态为异常状态；T9～T10为1DQJ缓放时间，当T9～T10的时间小于或者等于0.4秒时，确定道岔的工作状态为正常状态，当T9～T10的时间大于0.4秒时，确定道岔的工作状态为异常状态。
另一种为：获取该电动转辙机正常工作时的第二电流信息；根据该第一电流信息与该第二电流信息确定该道岔的工作状态。其中，该第二电流信息也可以是根据经验预设的电流。依然以上述图1d为例，需要说明的是其中T1时刻对应的电流为I1，T2时刻对应的电流为I2，T3时刻对应的电流为I3，T4时刻对应的电流为I4，T5时刻对应的电流I5，T6时刻对应的电流I6为零，T7时刻对应的电流为I7，T8时刻对应的电流为I8，T9时刻对应的电流为I9，T10时刻对应的电流为I10，一种实施方式中：第二电流信息为根据经验预设的电流信息，如预设I1、I2为零；I3为7.18A；I4为0.8±0.2A；I7为0.8±0.2A；I8为I7±0.1A；I9、I10为0，则当该电动转辙机当前状态为T2～T3(电机启动时间)时，若该第一电流信息中的电流值大于I2(零)且小于或者等于I3(7.18A)时，确定该道岔的工作状态为正常状态，若该第一电流信息中的电流值大于7.18A时，确定该道岔的工作状态为异常状态；当该电动转辙机当前状态为T4时刻，则当第一电流信息中的电流I4大于0.6A且小于1A时，确定该道岔的工作状态为正常状态，当该第一电流信息中的电流I4小于或者等于0.6A或者大于或者等于1A时，确定该道岔的工作状态为异常状态。另一种实施方式中：获取电动转辙机正常工作时的电流-时间信息曲线图，将该转辙机当前状态下的电流-时间曲线图与该电动转辙机正常工作时的电流-时间曲线图进行比较，获取第一电流信息与该第二电流信息的差别，根据该差别确定该道岔的工作状态。示例地，在电动转辙机正常工作时在T2～T3时间段为转辙机电机启动时间电流曲线应当骤升，形成一个尖峰，峰顶值通常为6至10A，若峰值过高，则确定该道岔的工作状态为异常状态；T3～T4时间段内，电流到达峰点后迅速回落，弧线应平滑，若有台阶或鼓包则确定该道岔的工作状态为异常状态；T4～T5时间段内，电流曲线基本呈水平状，略微向下，否则确定该道岔的工作状态为异常状态；T6～T7时间段内，电流应为一略微向上的平滑曲线，否则确定该道岔的工作状态为异常状态；T5～T6时间段内电流应为一条大半径，方向朝下的弧，谷底值与T4～T5或T6～T7段的平均值之差，不应大于0.4A，若大于则说明工务尖轨有转换障碍，否则确定该道岔的工作状态为异常状态；T4～T7段平均值为转辙机工作电流，曲线应平滑，否则确定该道岔的工作状态为异常状态；T7～T8段为锁闭电流，一般高于T6～T7段，但不应高出0.25A以上，若高则否则确定该道岔的工作状态为异常状态，在T8后有一串逐渐下滑的波动段，波峰与波谷间的电流之差不应大于0.35A，若大于则否则确定该道岔的工作状态为异常状态。
再一种为：获取该电动转辙机正常工作时的第二电流信息对应的第二时间信息；根据该第一时间信息和该第二时间信息确定该道岔的工作状态。例如，获取电动转辙机正常启动时，电流由零到达最高值时所用的时间，获取该第一时间信息中的电流由零至最高值所用的时间，当该第一时间信息中电流由零至最高值所用的时间与该正常启动时电流由零至最高值所用的时间相同，则确定该道岔的工作状态为正常状态，否则确定该道岔的工作状态为异常状态。
步骤103，在确定该道岔的工作状态为异常状态时，通过预设方式进行警报提示。
上述技术方案，通过电流采集组件获取电动转辙机当前状态下的第一电流信息，其中，该电流采集组件包括电流互感器和模拟前端信号调理电路，该模拟前端信号调理电路，用于提高该电流互感器采集的电流精度；根据该电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，该道岔的工作状态包括正常状态或异常状态；在确定该道岔的工作状态为异常状态时，通过预设方式进行警报提示。能够根据电动转辙机的电流情况及时发现道岔存在的异常问题，能够为道岔维修提供准确的数据，也能够为定位维修问题提供可靠的依据；从而能够有效的提高铁路运营维护效率。
图2是本公开一示例性实施例提供的一种道岔故障预警装置的框图；参见图2，一种道岔故障预警装置，该装置200包括：
获取模块201，用于通过电流采集组件获取电动转辙机当前状态下的第一电流信息，其中，该电流采集组件包括电流互感器和模拟前端信号调理电路，该模拟前端信号调理电路，用于提高该电流互感器采集的电流精度。
数据处理模块202，与该电流采集模块连接，用于根据该电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，该道岔的工作状态包括正常状态或异常状态；
报警模块203，与该数据处理模块连接，用于在确定该道岔的工作状态为异常状态时，通过预设方式进行警报提示。
上述技术方案，通过获取模块201通过电流采集组件获取电动转辙机当前状态下的第一电流信息，其中，该电流采集组件包括电流互感器和模拟前端信号调理电路，该模拟前端信号调理电路，用于提高该电流互感器采集的电流精度；通过数据处理模块202根据该电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，该道岔的工作状态包括正常状态或异常状态；通过报警模块203在确定该道岔的工作状态为异常状态时，通过预设方式进行警报提示。能够根据电动转辙机的电流情况及时发现道岔存在的异常问题，能够为道岔维修提供准确的数据，也能够为定位维修问题提供可靠的依据；从而能够有效的提高铁路运营维护效率。
可选地，该模拟前端信号调理电路包括：数模转换器，可编程增益放大器，相位延迟补偿电路，低漂移内部参考电压电路、失调校准电路以及增益误差校准电路。
图3是根据图2所示实施例提供的一种道岔故障预警装置的框图；参见图3，该数据处理模块202，包括：
第一获取子模块2021，用于获取该第一电流信息对应的第一时间信息；
第一确定子模块2022，与该第一获取子模块连接，用于根据该第一时间信息确定该道岔的工作状态。
图4是根据图2所示实施例提供的另一种道岔故障预警装置的框图；参见图4，该数据处理模块202，还包括：
第二获取子模块2023，用于获取该电动转辙机正常工作时的第二电流信息；
第二确定子模块2024，与该第二获取子模块2024连接，用于根据该第一电流信息与该第二电流信息确定该道岔的工作状态。
图5是根据图2所示实施例提供的又一种道岔故障预警装置的框图；参见图5，该数据处理模块202，还包括：
第三获取子模块2025，用于获取该电动转辙机正常工作时的第二电流信息对应的第二时间信息；
第三确定子模块2026，与该第三获取子模块2025连接，用于根据该第一时间信息和该第二时间信息确定该道岔的工作状态。
本公开能够根据电动转辙机的电流情况及时发现道岔存在的异常问题，能够为道岔维修提供准确的数据，也能够为定位维修问题提供可靠的依据；从而能够有效的提高铁路运营维护效率。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种道岔故障预警方法，其特征在于，所述方法包括：
通过电流采集组件获取电动转辙机当前状态下的第一电流信息，其中，所述电流采集组件包括电流互感器和模拟前端信号调理电路，所述模拟前端信号调理电路，用于提高所述电流互感器采集的电流的精度；
根据所述电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，所述道岔的工作状态包括正常状态或异常状态；
在确定所述道岔的工作状态为异常状态时，通过预设方式进行警报提示。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模拟前端信号调理电路包括：数模转换器，可编程增益放大器，相位延迟补偿电路，低漂移内部参考电压电路、失调校准电路以及增益误差校准电路。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，包括：
获取所述第一电流信息对应的第一时间信息；
根据所述第一时间信息确定所述道岔的工作状态。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，还包括：
获取所述电动转辙机正常工作时的第二电流信息；
根据所述第一电流信息与所述第二电流信息确定所述道岔的工作状态。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，还包括：
获取所述电动转辙机正常工作时的第二电流信息对应的第二时间信息；
根据所述第一时间信息和所述第二时间信息确定所述道岔的工作状态。
6.一种道岔故障预警装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于通过电流采集组件获取电动转辙机当前状态下的第一电流信息，其中，所述电流采集组件包括电流互感器和模拟前端信号调理电路，所述模拟前端信号调理电路，用于提高所述电流互感器采集的电流精度；
数据处理模块，与所述电流采集模块连接，用于根据所述电动转辙机的第一电流信息确定道岔的工作状态，所述道岔的工作状态包括正常状态或异常状态；
报警模块，与所述数据处理模块连接，用于在确定所述道岔的工作状态为异常状态时，通过预设方式进行警报提示。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模拟前端信号调理电路包括：数模转换器，可编程增益放大器，相位延迟补偿电路，低漂移内部参考电压电路、失调校准电路以及增益误差校准电路。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块，包括：
第一获取子模块，用于获取所述第一电流信息对应的第一时间信息；
第一确定子模块，与所述第一获取子模块连接，用于根据所述第一时间信息确定所述道岔的工作状态。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块，还包括：
第二获取子模块，用于获取所述电动转辙机正常工作时的第二电流信息；
第二确定子模块，与所述第二获取子模块连接，用于根据所述第一电流信息与所述第二电流信息确定所述道岔的工作状态。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块，还包括：
第三获取子模块，用于获取所述电动转辙机正常工作时的第二电流信息对应的第二时间信息；
第三确定子模块，与所述第三获取子模块连接，用于根据所述第一时间信息和所述第二时间信息确定所述道岔的工作状态。
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