CN112693500A - 一种便携式铁路故障诊断装置及其诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式铁路故障诊断装置及其诊断方法，属于轨道交通技术领域。其包括防护盒以及防护盒内的模拟负载模块、采集测试模块、CPU处理器模块、诊断输出模块；模拟负载模块包括转换开关以及与之对应的6档支路，从而形成6路模拟负载线路；6档支路中包括电阻R1‑R6、电容器C1‑C2以及电感线圈L1‑L2；本发明适用于铁路电务现场工区在发生信号设备故障情况下的处理分析，通过在信号机械室分线盘处进行模拟负载的测试，快速、准确的判断故障性质、缩小故障范围、压缩故障延时。本装置能完成包括不同制式的25Hz相敏轨道电路、信号机电路的故障诊断和参数测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携式铁路故障诊断装置及其诊断方法，属于轨道交通技术领域。
背景技术
铁路运输的安全性是实现铁路整体高效运行的基本保证。铁路区间广泛铺设的25Hz相敏轨道电路、信号机电路是列车运行控制系统的基础设备，主要用于实现对区间的占用检查，断轨检查以及地车通讯等等。轨道电路的正常工作是列车安全运行的重要保障。由于轨道电路以及信号机等室外设备易受温度、湿度等复杂环境因素影响，同时也因系统各个部件运行状况等原因，使得轨道电路故障时有发生，其结果会影响铁路运营效率甚至行车安全。现有的轨道电路发生故障时，主要依赖现场人员的工作经验，对设备相关部位进行数据测试，或利用微机监测数据，根据系统应用逻辑分析，电路的电气特性等对故障位置进行定位。当遇到较为罕见的故障模式时，故障特征较为复杂，难以依据已有经验进行准确的快速故障诊断。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种便携式铁路故障诊断装置及其诊断方法，用以解决不同制式的25Hz相敏轨道电路、信号机室内外电路的故障诊断和参数测试问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段如下：
一种便携式铁路故障诊断装置，用于实现包括不同制式的25Hz相敏轨道电路、信号机电路的故障诊断和参数测试，其包括防护盒以及防护盒内的模拟负载模块、采集测试模块、CPU处理器模块、诊断输出模块；所述模拟负载模块、采集测试模块均与负载接入端子连接，负载接入端子与机械室防雷分线柜接线端子连接，所述采集测试模块之后依次连接有所述CPU处理器模块以及诊断输出模块；
所述采集测试模块用于采集模拟负载使用状态下的电压、电流、相位参数；
所述CPU处理器模块包括CPU处理器，用于根据采集参数和基准值进行逻辑运算；
所述诊断输出模块用于测试数据和故障诊断的输出显示，包括电压显示、电流显示、相位显示、故障显示；
所述模拟负载模块包括转换开关以及与之对应的6档支路，从而形成6路模拟负载线路；所述6档支路中包括电阻R1-R6、电容器C1-C2以及电感线圈L1-L2；
所述转换开关接入1档时为信号机室外电路的负载等效电路，即模拟负载1路，其等效值为R1+R2，此时负载接入端子与信号机室外电路并联；
所述转换开关接入2至6档为轨道继电器并联防护盒不同档位的负载等效电路，即分别形成模拟负载2-6路，其等效值分别为R2+C1、R3+R4+C2、R4+C2、R5+L1以及R6+L2，此时负载接入端子与轨道电路并联；
所述防护盒上设置有旋钮开关及调节档位，其分别与模拟负载模块上的所述转换开关和6档支路对应设置。
进一步地，所述CPU处理器模块根据预先设定的标准电压、电流、相位角范围值，与所述采集测试模块的输出参数进行比较，从而诊断故障。
进一步地，所述便携式铁路故障诊断装置可用于模拟电子接收器并联HF-25系列防护盒负载、模拟JRJC-70/240型以及JRJC-66/345型轨道继电器并联HF-25系列防护盒负载、模拟信号机点灯电路室外负载。
进一步地，所述采集测试模块包括电压表、电流传感器、相位测试仪，其采集点位置，即负载接入端子的位置是利用测试联接线联接故障区段的分线盘端子。
进一步地，所述诊断输出模块包括由CPU处理器电路驱动的测试仪表和故障指示灯。
进一步地，所述防护盒上设置有下调30°、下调15°、同HF2、上调15°、上调30°档位，其分别与所述模拟负载模块上的6档、5档、2档、3档以及4档；轨道继电器并联防护盒不同档位的变化见下表：
| 档位 | ZG阻抗 | Z25阻抗 | 并联阻抗ZG//Z25 | 25HZ等效数值 |
| 下调30° | -j596 | 400∠70° | 957.2∠42.3° | R＝700Ω，L＝4.1H |
| 下调15° | -j477.5 | 400∠70° | 1215.3∠20° | R＝1100Ω，L＝2.65H |
| 同HF2 | -j397.8 | 400∠70° | 1274.9∠-10° | R＝1200Ω，C＝30μF |
| 上调15° | -j341 | 400∠70° | 1051.6∠-36° | R＝900Ω，C＝9μF |
| 上调30° | -j298 | 400∠70° | 804.7∠-51.6° | R＝700Ω，C＝10.1μF |
上表中对应的理论数值计算公式如下：
下调30°：Z25＝957.2∠42.3°＝700+j644＝708+j(2πfL),L＝644/2πf＝4.1H，R＝700Ω
下调15°：Z25＝1215.3∠20°＝1100+j416＝1100+j(2πfL)，L＝416/2πf＝2.65H，R＝1100Ω
同HF2：Z25＝1274.9∠-10°＝1200-j221＝1200-j〔1/(2πfC)〕,C＝1/〔221*(2πf)〕＝30μF，R＝1200Ω
上调15°：Z25＝1051.6∠-36°＝900+j736＝900-j〔1/(2πfC)〕,C＝1/〔736*(2πf)〕＝9μF，R＝900Ω
上调30°：Z25＝804.7∠-51.6°＝500+j631＝500-j〔1/(2πfC)〕，C＝1/〔631*(2πf)〕＝10.1μF，R＝500Ω。
上述便携式铁路故障诊断装置的诊断方法，其通过运用在25Hz信号状态下等效阻抗计算方法，并通过理论计算和现场试验，从而选定等效元件，实现负载小型化，进而进行不同制式的25Hz相敏轨道电路、信号机电路的故障诊断和参数测试，其特征在于，包括如下步骤：
在处理轨道电路故障时，在故障区段轨道电路受电端对应的机械室防雷分线柜接线端子处摘除室内电路，接入所述便携式铁路故障诊断装置的负载接入端子，若诊断输出模块显示的测试数据恢复正常则诊断为室内故障，继续检查轨道继电器、防护盒、室内电源与接线部分，若接入便携式铁路故障诊断装置的模拟负载模块后测试数据仍未恢复正常则诊断为室外电路部分故障，继续检查室外变压器箱盒、引接线、电缆及线路部分；
在处理信号机电路故障时，在故障调车信号机灯位对应的机械室防雷分线柜接线端子处摘除信号机室外电缆端子，接入所述便携式铁路故障诊断装置的负载接入端子，若诊断输出模块显示的测试数据恢复正常，则诊断为室内故障，检查对应的灯丝继电器DJ线圈、DXJ继电器接点，室内接线、XJZ-220电源及熔断器部分；若诊断输出模块显示的测试数据扔未恢复，则诊断为室外故障，继续检查信号点灯变压器BX、室外电缆、信号机构和灯丝部分。
相比于现有技术，本发明取得了如下技术效果：
本装置具有便于携带、操作简洁、通过对不同模拟负载的参数匹配实现了完美替代疑似故障部分的设备，把复杂的室内外电路简单化，从而在分线盘处简单明确的区分室内外故障，避免处理故障过程中在信号机械室与室外设备之间来回反复造成延时，也简化了故障处理中查看分析图纸、使用各种仪表测量的复杂步骤，并且通过与故障区段基准参数的对比更准确分析设备隐患。本装置能完成包括不同制式的25Hz相敏轨道电路、信号机室内外电路的故障诊断和参数测试。
本发明利用测试联接线联接故障区段的分线盘端子，是一种使用模拟负载判断故障位置的新方法。运用在25Hz信号状态下等效阻抗计算方法，通过理论计算和现场试验，从而选定等效元件，实现负载小型化。实现了集合铁路信号机、25Hz轨道电路处理装置的新集成。填补了电务信号故障诊断装置的一项空白。
附图说明
图1是本发明的便携式铁路故障诊断装置整体模块构成图；
图2是本发明的便携式铁路故障诊断装置模拟负载模块的电路原理图；
图3是本发明的便携式铁路故障诊断装置接入轨道电路测试使用的电路原理图；
图4是本发明的便携式铁路故障诊断装置接入信号机电路测试使用的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图1-4和具体实施方式对本发明专利做进一步详细的说明。
如图1所示，本发明的一种便携式铁路故障诊断装置，用于实现包括不同制式的25Hz相敏轨道电路、信号机电路的故障诊断和参数测试，其包括防护盒以及防护盒内的模拟负载模块、采集测试模块、CPU处理器模块、诊断输出模块。模拟负载模块、采集测试模块均与负载接入端子连接，负载接入端子与机械室防雷分线柜接线端子连接，采集测试模块之后依次连接有CPU处理器模块以及诊断输出模块。采集测试模块用于采集模拟负载使用状态下的电压、电流、相位参数。采集测试模块包括电压表、电流传感器、相位测试仪，其采集点位置，即负载接入端子的位置是利用测试联接线联接故障区段的分线盘端子。CPU处理器模块包括CPU处理器，用于根据采集参数和基准值进行逻辑运算。CPU处理器模块根据预先设定的标准电压、电流、相位角范围值，与采集测试模块的输出参数进行比较，从而诊断故障。诊断输出模块用于测试数据和故障诊断的输出显示，包括电压显示、电流显示、相位显示、故障显示。诊断输出模块包括由CPU处理器电路驱动的测试仪表和故障指示灯。
如图1-2所示，模拟负载模块包括转换开关以及与之对应的6档支路，从而形成6路模拟负载线路。6档支路中包括电阻R1-R6、电容器C1-C2以及电感线圈L1-L2。转换开关接入1档时为信号机室外电路的负载等效电路，即模拟负载1路，其等效值为R1+R2，此时负载接入端子与信号机室外电路并联。转换开关接入2至6档为轨道继电器并联防护盒不同档位的负载等效电路，即分别形成模拟负载2-6路，其等效值分别为R2+C1、R3+R4+C2、R4+C2、R5+L1以及R6+L2，此时负载接入端子与轨道电路并联。
防护盒上设置有旋钮开关及调节档位，其分别与模拟负载模块上的转换开关和6档支路对应设置，可用于模拟电子接收器并联HF-25系列防护盒负载、模拟JRJC-70/240型以及JRJC-66/345型轨道继电器并联HF-25系列防护盒负载、模拟信号机点灯电路室外负载。具体的，防护盒上设置有下调30°、下调15°、同HF2、上调15°、上调30°档位，其分别与模拟负载模块上的6档、5档、2档、3档以及4档。轨道继电器并联防护盒不同档位的变化见下表：
| 档位 | ZG阻抗 | Z25阻抗 | 并联阻抗ZG//Z25 | 25HZ等效数值 |
| 下调30° | -j596 | 400∠70° | 957.2∠42.3° | R＝700Ω，L＝4.1H |
| 下调15° | -j477.5 | 400∠70° | 1215.3∠20° | R＝1100Ω，L＝2.65H |
| 同HF2 | -j397.8 | 400∠70° | 1274.9∠-10° | R＝1200Ω，C＝30μF |
| 上调15° | -j341 | 400∠70° | 1051.6∠-36° | R＝900Ω，C＝9μF |
| 上调30° | -j298 | 400∠70° | 804.7∠-51.6° | R＝700Ω，C＝10.1μF |
上表中对应的理论数值计算公式如下：
下调30°：Z25＝957.2∠42.3°＝700+j644＝708+j(2πfL)，L＝644/2πf＝4.1H，R＝700Ω
下调15°：Z25＝1215.3∠20°＝1100+j416＝1100+j(2πfL)，L＝416/2πf＝2.65H，R＝1100Ω
同HF2：Z25＝1274.9∠-10°＝1200-j221＝1200-j〔1/(2πfC)〕,C＝1/〔221*(2πf)〕＝30μF，R＝1200Ω
上调15°：Z25＝1051.6∠-36°＝900+j736＝900-j〔1/(2πfC)〕,C＝1/〔736*(2πf)〕＝9μF，R＝900Ω
上调30°：Z25＝804.7∠-51.6°＝500+j631＝500-j〔1/(2πfC)〕,C＝1/〔631*(2πf)〕＝10.1μF，R＝500Ω。
上述便携式铁路故障诊断装置的诊断方法，其整体思路是通过运用在25Hz信号状态下等效阻抗计算方法，并通过理论计算和现场试验，从而选定等效元件，实现负载小型化，进而进行不同制式的25Hz相敏轨道电路、信号机电路的故障诊断和参数测试。
故障诊断实施例1：
如图3所示，为采用上述故障诊断装置接入轨道电路测试使用的电路原理图，以电化区段轨道电路一送一受区段为例，在处理轨道电路故障时，在故障区段轨道电路受电端对应的机械室防雷分线柜接线端子处，即图3中a、b处摘除室内电路，接入便携式铁路故障诊断装置的负载接入端子A、B，若诊断输出模块显示的测试数据恢复正常则诊断为室内故障，继续检查轨道继电器、防护盒、室内电源与接线部分，若接入便携式铁路故障诊断装置的模拟负载模块后测试数据仍未恢复正常则诊断为室外电路部分故障，继续检查室外变压器箱盒、引接线、电缆及线路部分。图3中，室外电路包括送受电端扼流变压器BE25、轨道变压器BG25、熔断器RD、限流电阻RX，室内电路包括防护盒HF、轨道继电器GJ、整流滤波元件Z、C。
故障诊断实施例2：
如图4所示，在处理信号机电路故障时，以调车信号机某灯位的点灯电路为例，在故障调车信号机灯位对应的机械室防雷分线柜接线端子处，即图4中a、b处摘除信号机室外电缆端子，接入便携式铁路故障诊断装置的负载接入端子A、B，若诊断输出模块显示的测试数据恢复正常，则诊断为室内故障，检查对应的灯丝继电器DJ线圈、DXJ继电器接点，室内接线、XJZ-220电源及熔断器部分。若诊断输出模块显示的测试数据扔未恢复，则诊断为室外故障，继续检查信号点灯变压器BX、室外电缆、信号机构和灯丝部分。图4中，室内电路包括灯丝继电器DJ线圈、DXJ继电器接点、熔断器RD，室外电路包括点灯变压器BX、信号机灯丝C、D。
上述实施例只是为了更清楚说明本发明的技术方案做出的列举，并非对本发明的限定，本领域的普通技术人员根据本领域的公知常识对本申请技术方案的变通亦均在本申请保护范围之内，总之，上述实施例仅为列举，本申请的保护范围以所附权利要求书范围为准。
Claims (7)
1.一种便携式铁路故障诊断装置，用于实现包括不同制式的25Hz相敏轨道电路、信号机电路的故障诊断和参数测试，其包括防护盒以及防护盒内的模拟负载模块、采集测试模块、CPU处理器模块、诊断输出模块；所述模拟负载模块、采集测试模块均与负载接入端子连接，负载接入端子与机械室防雷分线柜接线端子连接，所述采集测试模块之后依次连接有所述CPU处理器模块以及诊断输出模块；
所述采集测试模块用于采集模拟负载使用状态下的电压、电流、相位参数；
所述CPU处理器模块包括CPU处理器，用于根据采集参数和基准值进行逻辑运算；
所述诊断输出模块用于测试数据和故障诊断的输出显示，包括电压显示、电流显示、相位显示、故障显示；
其特征在于：
所述模拟负载模块包括转换开关以及与之对应的6档支路，从而形成6路模拟负载线路；所述6档支路中包括电阻R1-R6、电容器C1-C2以及电感线圈L1-L2；
所述转换开关接入1档时为信号机室外电路的负载等效电路，即模拟负载1路，其等效值为R1+R2，此时负载接入端子与信号机室外电路并联；
所述转换开关接入2至6档为轨道继电器并联防护盒不同档位的负载等效电路，即分别形成模拟负载2-6路，其等效值分别为R2+C1、R3+R4+C2、R4+C2、R5+L1以及R6+L2，此时负载接入端子与轨道电路并联；
所述防护盒上设置有旋钮开关及调节档位，其分别与模拟负载模块上的所述转换开关和6档支路对应设置。
2.根据权利要求1所述的一种便携式铁路故障诊断装置，其特征在于：所述CPU处理器模块根据预先设定的标准电压、电流、相位角范围值，与所述采集测试模块的输出参数进行比较，从而诊断故障。
3.根据权利要求1所述的一种便携式铁路故障诊断装置，其特征在于：所述便携式铁路故障诊断装置可用于模拟电子接收器并联HF-25系列防护盒负载、模拟JRJC-70/240型以及JRJC-66/345型轨道继电器并联HF-25系列防护盒负载、模拟信号机点灯电路室外负载。
4.根据权利要求1所述的一种便携式铁路故障诊断装置，其特征在于：所述采集测试模块包括电压表、电流传感器、相位测试仪，其采集点位置，即负载接入端子的位置是利用测试联接线联接故障区段的分线盘端子。
5.根据权利要求1所述的一种便携式铁路故障诊断装置，其特征在于：所述诊断输出模块包括由CPU处理器电路驱动的测试仪表和故障指示灯。
6.根据权利要求1-5所述的一种便携式铁路故障诊断装置，其特征在于：所述防护盒上设置有下调30°、下调15°、同HF2、上调15°、上调30°档位，其分别与所述模拟负载模块上的6档、5档、2档、3档以及4档；轨道继电器并联防护盒不同档位的变化见下表：
上表中对应的理论数值计算公式如下：
下调30°：Z25＝957.2∠42.3°＝700+j644＝708+j(2πfL),L＝644/2πf＝4.1H，R＝700Ω
下调15°：Z25＝1215.3∠20°＝1100+j416＝1100+j(2πfL)，L＝416/2πf＝2.65H，R＝1100Ω
同HF2：Z25＝1274.9∠-10°＝1200-j221＝1200-j〔1/(2πfC)〕，C＝1/〔221*(2πf)〕＝30μF，R＝1200Ω
上调15°：Z25＝1051.6∠-36°＝900+j736＝900-j〔1/(2πfC)〕，C＝1/〔736*(2πf)〕＝9μF，R＝900Ω
上调30°：Z25＝804.7∠-51.6°＝500+j631＝500-j〔1/(2πfC)〕,C＝1/〔631*(2πf)〕＝10.1μF，R＝500Ω。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的便携式铁路故障诊断装置的诊断方法，其通过运用在25Hz信号状态下等效阻抗计算方法，并通过理论计算和现场试验，从而选定等效元件，实现负载小型化，进而进行不同制式的25Hz相敏轨道电路、信号机电路的故障诊断和参数测试，其特征在于，包括如下步骤：
在处理轨道电路故障时，在故障区段轨道电路受电端对应的机械室防雷分线柜接线端子处摘除室内电路，接入所述便携式铁路故障诊断装置的负载接入端子，若诊断输出模块显示的测试数据恢复正常则诊断为室内故障，继续检查轨道继电器、防护盒、室内电源与接线部分，若接入便携式铁路故障诊断装置的模拟负载模块后测试数据仍未恢复正常则诊断为室外电路部分故障，继续检查室外变压器箱盒、引接线、电缆及线路部分；
在处理信号机电路故障时，在故障调车信号机灯位对应的机械室防雷分线柜接线端子处摘除信号机室外电缆端子，接入所述便携式铁路故障诊断装置的负载接入端子，若诊断输出模块显示的测试数据恢复正常，则诊断为室内故障，检查对应的灯丝继电器DJ线圈、DXJ继电器接点，室内接线、XJZ-220电源及熔断器部分；若诊断输出模块显示的测试数据扔未恢复，则诊断为室外故障，继续检查信号点灯变压器BX、室外电缆、信号机构和灯丝部分。
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