CN111650471B - 铁路站场故障定位设备、供电系统及故障定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铁路电网技术领域，具体涉及一种铁路站场故障定位设备、供电系统及故障定位方法，该铁路站场故障定位设备包括多个股道电流检测装置，其分别用于设在铁路站场的各个接触网股道的末端；还包括分析装置，其用于信号连接所有的所述股道电流检测装置，并判断最大的一接触网股道电流是否等于其他剩余接触网股道的电流之和以发现发生故障的接触网股道。本发明能够解决现有技术中依靠安装的视频监控装置发现故障，需要的视频装置较多，实施投资大，以及依靠人工按股道排查故障，耗费人力大、存在触电撞车等安全风险和人工巡查耗费时间长的问题。

Description

铁路站场故障定位设备、供电系统及故障定位方法
技术领域
本发明涉及铁路电网技术领域，具体涉及一种铁路站场故障定位设备、供电系统及故障定位方法。
背景技术
高速铁路相比于其他运输方式具有明显的技术经济优势，具有运行速度快、运量大、主地占用少，受天气等因素制约小、能耗低和绿色环保等特点。目前轮轨式高速列车的试验速度己经达到574.8km/h，最高运营速度曾经达到350km/h(目前为320km/h)；由于列车发车频率较高，以日本东海道新干线为例，其年均输送旅客达1.3亿人次，运量水平足以满足较高的客流需求；同时，高速列车不受恶劣天气条件的限制，列车全天候运行，安全可靠；此外，由于采用电力驱动，基本销除粉尘、煤烟和其他废气的污染，并且噪声相对较小。20世纪末以来，随着能源、环境等问题的日益突出，高速铁路这种高效、节能、环保的运输方式得到了世界范围内许多国家和地区的青睐。
高速铁路的运输要求越来越高，铁路站场越建越大，需要供电的机车股道越来越多，导致站场中接触网线路结构越来越复杂。站场接触网在站场内分化为多条分支接触网，分支接触网之间应用电连接并联供电。当铁路站场接触网发生故障时，各类原理的接触网故障定位设备只能够给出故障点所在公里标的纵向截面，无法判断故障所处股道，在大型铁路站场中，因为其股道数较多，同时股道与股道之间有站台与列车阻隔，故障巡查仍然十分困难。
目前，当大型战场出现故障时，往往只有下面几种方案来发现故障发生位置：依靠现场目击者上报，部分客运战场因为有工作人员或者旅客滞留，可能会正好发现故障并上报给相关部门；依靠安装的视频监控装置发现故障，每个视频监控装置大约能够覆盖约百米距离，因此覆盖全战场面积要求的视频装置较多，实施投资大。依靠人工按股道排查故障，耗费人力大，存在触电撞车等安全风险，故障在发生后往往不易发现，因此人工巡查耗费时间长。综上所述，现有技术手段往往存在一定的局限性，且费时费力费投资。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种铁路站场故障定位设备、供电系统及故障定位方法，能够解决现有技术中依靠安装的视频监控装置发现故障，需要的视频装置较多，实施投资大，以及依靠人工按股道排查故障，耗费人力大、存在触电撞车等安全风险和人工巡查耗费时间长的问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一方面，本发明提供一种铁路站场故障定位设备，包括：
多个股道电流检测装置，其分别用于设在铁路站场的各个接触网股道的末端；
分析装置，其用于信号连接所有的所述股道电流检测装置，并判断最大的一接触网股道电流是否等于其他剩余接触网股道的电流之和以发现发生故障的接触网股道。
在上述技术方案的基础上，多个所述股道电流检测装置与所述分析装置通过有线或者无线的形式连接。
在上述技术方案的基础上，还包括总电流检测装置，其用于设在牵引所的输出端。
另一方面，本发明还提供一种铁路站场供电系统，包括：
多个相互并联的接触网股道，
牵引所，其与多个相互并联的所述接触网股道连接，
与所述接触网股道数量相同的股道电流检测装置，其分别设在铁路站场的各个所述接触网股道的末端；
分析装置，其用于信号连接所有的所述股道电流检测装置，并判断最大的一接触网股道电流是否等于其他剩余接触网股道的电流之和以发现发生故障的接触网股道。
在上述技术方案的基础上，多个所述股道电流检测装置与所述分析装置通过有线或者无线的形式连接。
在上述技术方案的基础上，还包括总电流检测装置，其用于设在牵引所的输出端。
另外，本发明还提供一种铁路站场故障定位方法，包括以下步骤：
通过股道电流检测装置检测各个所述接触网股道的电流；
当分析装置监测到最大的一接触网股道电流等于其他剩余接触网股道的电流之和时，则该接触网股道为故障股道；
当分析装置没有监测到最大的一接触网股道电流等于其他剩余接触网股道的电流之和时，则各个接触网股道均无故障。
在上述技术方案的基础上，在牵引所的输出端设置总电流检测装置检测牵引所的输出电流，配合各个所述接触网股道的电流计算出现故障的接触网股道的故障位置。
在上述技术方案的基础上，根据检测到的任一非故障的接触网股道电流Im、故障的接触网股道电流Ig以及牵引所的输出电流ISS计算出现故障的接触网股道的故障位置。
在上述技术方案的基础上，根据
Figure BDA0002508969490000031
计算得到故障的接触网股道的故障位置，其中d为到牵引所输出端与其他非故障的接触网股道并联线路的长度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过股道电流检测装置检测各个接触网股道的电流；当分析装置监测到最大的一接触网股道的电流等于其他剩余接触网股道的电流之和时，则该接触网股道为故障股道；否则，则各个接触网股道均无故障。这样可以快速的发现发生故障的道股。避免了依靠安装的视频监控装置发现故障，需要的视频装置较多，实施投资大，以及依靠人工按股道排查故障，耗费人力大、存在触电撞车等安全风险和人工巡查耗费时间长的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中铁路站场中接触网股道的示意图；
图2为本发明实施例中铁路站场中接触网股道发生故障的的示意图；
图3为本发明实施例中接触网股道发生故障的等效电路图；
图4为本发明实施例中铁路站场故障定位方法的流程图。
图中：1、股道电流检测装置；2、分析装置；3、接触网股道；4、牵引所；5、总电流检测装置。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
图1为本发明实施例中铁路站场中接触网股道的示意图；图2为本发明实施例中铁路站场中接触网股道发生故障的的示意图，如图1和图2所示，本发明提供一种铁路站场故障定位设备，包括：多个股道电流检测装置1，其分别用于设在铁路站场的各个接触网股道3的末端；还包括分析装置2，其用于信号连接所有的股道电流检测装置1，并判断最大的一接触网股道3电流是否等于其他剩余接触网股道3的电流之和以发现发生故障的接触网股道3。
在使用该铁路站场故障定位设备时，通过股道电流检测装置1检测各个接触网股道3的电流；当分析装置2监测到最大的一接触网股道3的电流等于其他剩余接触网股道3的电流之和时，则该接触网股道3为故障股道；当分析装置2没有监测到一接触网股道3的电流等于其他剩余接触网股道3的电流之和时，则各个接触网股道3均无故障。这样可以快速的发现发生故障的道股。避免了依靠安装的视频监控装置发现故障，需要的视频装置较多，实施投资大，以及依靠人工按股道排查故障，耗费人力大、存在触电撞车等安全风险和人工巡查耗费时间长的问题。
其原理为：当某一股道发生故障时，牵引所提供的电流为ISS，车站接触网末端并联的接触网电流为In(n为股道编号)；当某一股道故障时(假设为1号股道)，
Figure BDA0002508969490000051
且I2＝I3＝…＝In，通过上述关系可知，车站接触网末端某一股道的接触网电流In与其他股道相反，且值为其它股道之和，那么故障发生在该股道上。
在一些可选的实施例中，多个股道电流检测装置1与分析装置2通过有线或者无线的形式连接。
在本实施例中，股道电流检测装置1与分析装置2在条件允许的情况下采用信号电缆连接，可以使信号传输的更加稳定。在条件不允许的情况下，可以采用无线传输的方式，例如4G/5G的方式传输信号，这样可以节省空间，避免在铁路战场造成线路混杂的局面。
图3为本发明实施例中接触网股道发生故障的等效电路图，参见图3；在一些可选的实施例中，铁路站场故障定位设备还包括总电流检测装置5，其用于设在牵引所4的输出端。
在本实施例中，设置总电流检测装置5，可以通过监测牵引所4的输出电流结合各个接触网股道3的电流计算出现故障的接触网股道3的故障位置。可以方便检修人员快速找到故障点，及时进行维修。
再次参见图1和图2，本发明还提供铁路站场供电系统，包括：多个相互并联的接触网股道3，还包括牵引所4，其与多个相互并联的接触网股道3连接，还包括与接触网股道3数量相同的股道电流检测装置1，其分别设在铁路站场的各个接触网股道3的末端；还包括分析装置2，其用于信号连接所有的股道电流检测装置1，并判断最大的一接触网股道3电流是否等于其他剩余接触网股道3的电流之和以发现发生故障的接触网股道3。
在使用铁路站场供电系统时，通过股道电流检测装置1检测各个接触网股道3的电流；当分析装置2监测到一接触网股道3的电流等于其他剩余接触网股道3的电流之和时，则该接触网股道3为故障股道；当分析装置2没有监测到最大的一接触网股道3的电流等于其他剩余接触网股道3的电流之和时，则各个接触网股道3均无故障。这样可以快速的发现发生故障的道股，避免了现有的铁路站场供电系统在出现故障时要找到故障股道采用摄像头的方式寻找需要大量的财力，以及人工寻找故障股道需要大量人力的问题。
在一些可选的实施例中，多个股道电流检测装置1与分析装置2通过有线或者无线的形式连接。
在本实施例中，股道电流检测装置1与分析装置2在条件允许的情况下采用信号电缆连接，可以使信号传输的更加稳定。在条件不允许的情况下，可以采用无线传输的方式，例如4G/5G的方式传输信号，这样可以节省空间，避免在铁路战场造成线路混杂的局面。
再次参见图3，在一些可选的实施例中，还包括总电流检测装置5，其用于设在牵引所4的输出端。
在本实施例中，设置总电流检测装置5，可以通过监测牵引所4的输出电流结合各个接触网股道3的电流计算出现故障的接触网股道3的故障位置。可以方便检修人员快速找到故障点，及时进行维修。
图4为本发明实施例中铁路站场故障定位方法的流程图。参见图4，本发明还提供一种铁路站场故障定位方法，包括以下步骤：
通过股道电流检测装置1检测各个接触网股道3的电流；
当分析装置2监测到一接触网股道3的电流等于其他剩余接触网股道3的电流之和时，则该接触网股道3为故障股道；
当分析装置2没有监测到一接触网股道3的电流等于其他剩余接触网股道3的电流之和时，则各个接触网股道3均无故障。
同时结合图1和图2，在使用铁路站场故障定位方法时，通过监测分析各个接触网股道3的电流，可以快速的发现发生故障的道股。避免了依靠安装的视频监控装置发现故障，需要的视频装置较多，实施投资大，以及依靠人工按股道排查故障，耗费人力大、存在触电撞车等安全风险和人工巡查耗费时间长的问题。
在一些可选的实施例中，在牵引所4的输出端设置总电流检测装置5检测牵引所4的输出电流，配合各个接触网股道3的电流计算出现故障的接触网股道3的故障位置。
再次参见图3，在一些可选的实施例中，根据检测到的任一非故障的接触网股道3电流Im、故障的接触网股道3电流Ig以及牵引所4的输出电流ISS计算出现故障的接触网股道3的故障位置。
在一些可选的实施例中，根据
Figure BDA0002508969490000081
计算得到故障的接触网股道3的故障位置，其中d为到牵引所4输出端与其他非故障的接触网股道3并联线路的长度。
在本实施例中，根据
Figure BDA0002508969490000082
计算得到故障的接触网股道3的故障位置，其原理为：因为
Figure BDA0002508969490000083
因此故障股道起始端的电流为I'＝ISS-Ig，g为故障股道编号。故障等效电路图如图3所示，车站接触网两端等效为2个电源，分别为E1，E2，故障股道两端电流分别为I'和Ig，非故障行别电流为Im，那么故障位置
Figure BDA0002508969490000084
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种铁路站场故障定位设备，其特征在于，包括：
多个股道电流检测装置(1)，其分别用于设在铁路站场的各个接触网股道(3)的末端；
分析装置(2)，其用于信号连接所有的所述股道电流检测装置(1)，并判断最大的一接触网股道(3)电流是否等于其他剩余接触网股道(3)的电流之和以发现发生故障的接触网股道(3)。
2.如权利要求1所述的铁路站场故障定位设备，其特征在于，多个所述股道电流检测装置(1)与所述分析装置(2)通过有线或者无线的形式连接。
3.如权利要求1所述的铁路站场故障定位设备，其特征在于，还包括总电流检测装置(5)，其用于设在牵引所(4)的输出端。
4.一种包括如权利要求1所述的铁路站场故障定位设备的供电系统，其特征在于，包括：
多个相互并联的接触网股道(3)，
牵引所(4)，其与多个相互并联的所述接触网股道(3)连接，
与所述接触网股道(3)数量相同的股道电流检测装置(1)，其分别设在铁路站场的各个所述接触网股道(3)的末端；
分析装置(2)，其用于信号连接所有的所述股道电流检测装置(1)，并判断最大的一接触网股道(3)电流是否等于其他剩余接触网股道(3)的电流之和以发现发生故障的接触网股道(3)。
5.如权利要求4所述的铁路站场供电系统，其特征在于，多个所述股道电流检测装置(1)与所述分析装置(2)通过有线或者无线的形式连接。
6.如权利要求4所述的铁路站场供电系统，其特征在于，还包括总电流检测装置(5)，其用于设在牵引所(4)的输出端。
7.一种采用如权利要求1所述的铁路站场故障定位设备的故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过股道电流检测装置(1)检测各个所述接触网股道(3)的电流；
当分析装置(2)监测到最大的一接触网股道(3)电流等于其他剩余接触网股道(3)的电流之和时，则该接触网股道(3)为故障股道；
当分析装置(2)没有监测到最大的一接触网股道(3)电流等于其他剩余接触网股道(3)的电流之和时，则各个接触网股道(3)均无故障。
8.如权利要求7所述的铁路站场故障定位方法，其特征在于，在牵引所(4)的输出端设置总电流检测装置(5)检测牵引所(4)的输出电流，配合各个所述接触网股道(3)的电流计算出现故障的接触网股道(3)的故障位置。
9.如权利要求8所述的铁路站场故障定位方法，其特征在于，根据检测到的任一非故障的接触网股道(3)电流Im、故障的接触网股道(3)电流Ig以及牵引所(4)的输出电流ISS计算出现故障的接触网股道(3)的故障位置。
10.如权利要求8所述的铁路站场故障定位方法，其特征在于，根据
Figure FDA0003507486080000021
计算得到故障的接触网股道(3)的故障位置，其中d为到牵引所(4)输出端与其他非故障的接触网股道(3)并联线路的长度。
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Fault diagnosis in railway track circuits using Dempster–Shafer classifier fusion;Latifa Oukhellou et al;《Engineering Applications of Artificial Intelligence》;20100228;117-128 *
接触网故障测距实现方案分析;常宝波，隋佳斌，程咏;《机电工程技术》;20210630;292-295 *
站场股道接触网故障快速排查方法探讨;吕玉恒;《电工技术》;20160331;57-59 *
高速铁路接触网技术研究及应用;陈建明;《万方学位论文》;20050727;全文 *

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