CN114167307B - 跨座式单轨车辆接地故障检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及故障检测技术领域，公开了一种跨座式单轨车辆接地故障检测系统及方法，包括检测主机和检测装置；所述检测装置设于单轨车辆所在电路上；所述检测装置用于检测单轨车辆的接地装置的电流状况信息或电压状况信息；所述检测主机与检测装置建立通信连接，所述检测主机用于接收检测装置检测到的电流状况信息或电压状况信息，并根据电流状况信息或电压状况信息，按照判断策略判断单轨车辆是否发生故障。本发明能够快速检测接地故障并快速锁定故障车辆，故障检测的及时性较高，能够有效降低故障车辆对整体车辆运营系统的影响。

Description

跨座式单轨车辆接地故障检测系统及方法

技术领域

本发明涉及故障检测技术领域，具体涉及一种跨座式单轨车辆接地故障检测系统及方法。

背景技术

单轨系统属于城市轨道交通的一种制式。目前，随着城市化的推进，城市人口快速增长，搭乘轨道交通的人数相应增多，跨座式单轨客流量也不断增加，单轨承担的交通责任也相应增加，在此种情况下，若单轨车辆发生故障，特别是发生大片区的故障，会对人们的工作出行等造成严重的影响。

而在单轨车辆故障中，接地故障是需要重点关注的故障类型之一。当跨座式单轨车辆侧发生接地时，由于车载设备故障异常，如线缆破损、接触器拉弧闪络等，会造成此车发生接地故障。这种情况下，受整体车辆线路的供电原理影响，本供电区段内站台上或车库中接地的车辆均会检测到接地故障。相似的，若供电所出现故障导致接触网接地等情况出现后，本供电区段内所有接地的车辆也均会检测到接地故障。而实际上，真正故障的车辆只有一辆，但是受其影响，与故障车辆处于同一供电区间的车辆均会伪报警，检修人员无法确认故障点，以致于在故障排查时，需要停止运营所有报接地故障的车辆并全部单个排除。这种做法，对于轨道交通运营造成了严重的负面影响。

故，目前亟需一种能够及时确认故障点，及时检测接地故障的系统及方法。

发明内容

本发明意在提供一种跨座式单轨车辆接地故障检测系统及方法，能够快速检测接地故障并快速锁定故障车辆，故障检测的及时性较高，能够有效降低故障车辆对整体车辆运营系统的影响。

为达到上述目的，本发明提供以下方案：

方案一：

跨座式单轨车辆接地故障检测系统，包括检测主机和检测装置；所述检测装置设于单轨车辆所在电路上；所述检测装置用于检测单轨车辆的接地装置的电流状况信息或电压状况信息；所述检测主机与检测装置建立通信连接，所述检测主机用于接收检测装置检测到的电流状况信息或电压状况信息，并根据电流状况信息或电压状况信息，按照判断策略判断单轨车辆是否发生故障。

本方案的工作原理及优点在于：由接地故障原理出发，根据车辆发生接地故障时车辆电流会经接地装置由车站流向大地，再从大地流向变电站以及车站内其它车辆的实际情况，进而进行故障检测，即通过检测装置检测接地装置的电流状况信息或电压状况信息，根据电流或电压状况信息进而判定单轨车辆是否发生故障。本方案采用的故障检测方式，能够在接地故障发生时，通过接地装置及时检测到故障情况，检测的及时性较强。

并且，现有技术中，单轨车辆在发生接地故障时，车辆电流经接地装置由车站流向大地，再从大地流向变电站以及车站内其它车辆，会导致与故障车辆处于同一供电区间的其他车辆同时报警出现接地故障，出现“伪接地故障”状况，以致于无法区分真正发生接地故障的列车，耽误故障处理时间，影响车辆行车安全。本方案有效解决了现有技术中存在的上述问题，由于本方案在接地装置处即完成检测，检测到的电流状况信息或电压状况信息能够明确对应一辆单轨车辆，进而能够在接地故障发生时，准确确认各车辆是否是真正发生了接地故障，准确定位故障车辆，以便及时进行检修，保证整体轨道线路的正常运营。整体系统检测的准确性较好。

进一步，所述检测装置为电流传感器或电压传感器。

这样设置，结构简单，数值采集方便有效。并且，采用传感器进行电流状况信息或电压状况信息的检测，相当于采用“间接采样”的模式，传感器与车辆电路的高压部分没有直接的电气连接，能够避免整体系统混入高压可能引起的设备损坏或其他安全事故。同时，本方案不需要对单轨车辆的原线路进行任何改动，不会影响原线路运作。

相比于现有技术中采用的主动检测方式，存在电流产生回路、电压产生回路及相应的检测电源等，均需要直接作用于被检测车辆，会引起被检测车辆的动作，在一定程度上影响整体车辆电路等。本方案则不对车辆原线路进行任何改动、不主动产生任何作用于被检测车辆的电流及电压，整体系统搭建更方便，整体安全性更高。

进一步，所述电流状况信息包括电流大小和电流方向；所述电压状况信息包括电压大小和电压方向。

这样设置，明确了检测的信息对象，故障确认的信息依据相对完善，能够有效保证检测的准确性。

进一步，所述检测主机用于检测GR继电器动作状态；检测主机判断单轨车辆是否发生故障时还根据GR继电器动作状态进行判断。

这样设置，判断接地故障时的依据更为完善，对于接地故障的判断准确性更高。

进一步，所述判断策略为：GR继电器未动作，判定为无故障；GR继电器有动作，根据电流状况信息或电压状况信息判定故障。

这样设置，故障判断存在一定的层级关系，在GR继电器未动作时，直接确认为无故障，无需进一步确认电流或电压状态信息，能够有效提升故障判定的效率。

进一步，所述根据电流状况信息或电压状况信息判定故障为：若电流值或电压值若大于阈值，判定为故障；若电流值或电压值若小于阈值，且电流方向或电压方向为正向，判定为故障；若电流值或电压值若小于阈值，且电流方向或电压方向为反向，判定为无故障。

这样设置，以电流值或电压值的阈值，以及电流方向或电压方向为进一步的故障判定标准，对于接地故障的判断标准更明确更细致，故障判定的准确度更高。并且，由于单轨车辆在发生接地故障时，会产生瞬时短路大电流，电流方向由车体经接地装置由车站流向大地，而与其处于同一供电区间的其它车辆，会受其影响，以致于其他车辆的电流方向翻转为由车站经过接地装置流向车体，故本方案在电流值或电压值小于阈值时，采用电流方向或电压方向进行进一步的故障判定，充分利用了接地故障发生时会产生的电信号变化，能够保证准确确认故障。

进一步，所述检测主机内还设有存储模块；所述存储模块用于存储各单轨车辆对应的历史电流状况信息或电压状况信息，以及各单轨车辆的故障信息。

这样设置，各单轨车辆的对应信息均留有存档，便于后续整体分析故障频次、确认重点故障车次等。

进一步，所述检测主机内还设有预测模块；所述预测模块用于根据预测策略预先定位存在故障可能性的可疑单轨车辆。

这样设置，能够预先确认可疑单轨车辆，有助于解决故障隐患，将问题解决在未发生阶段，避免对整体轨道运营造成影响。

进一步，所述预测策略为实时监测单轨车辆的电流值或电压值，若单轨车辆的电流值或电压值在一定时段内持续上升，或超过设定标准值且小于接地故障标准值，则判定该车辆为可疑单轨车辆。

这样设置，若出现电流值或电压值的持续上升或数值超额的情况，可说明车辆存在轻微漏电或者绝缘下降的问题，据此将该车辆判定为可疑单轨车辆，判定依据合理，保证预测具备实际参考价值。

方案二：

跨座式单轨车辆接地故障检测方法，采用如上述的跨座式单轨车辆接地故障检测系统，包括以下步骤：

步骤1：检测装置检测单轨车辆的接地装置的电流状况信息或电压状况信息；检测主机检测GR继电器状态；

步骤2：检测主机接收检测装置检测到的电流状况信息或电压状况信息，并根据GR继电器状态以及电流状况信息或电压状况信息，按照判断策略判断单轨车辆是否发生故障。

本方案的效果及优点在于：检测的信息采集对象为接地装置，能够在接地故障发生时，通过接地装置及时检测到故障情况，检测到的电流状况信息或电压状况信息能够明确对应一辆单轨车辆，检测的及时性较强，并且能够准确定位真正发生接地故障的单轨车辆，有助于及时进行针对性检修，能够有效降低故障车辆对整体车辆运营系统的影响。

附图说明

图1为本发明跨座式单轨车辆接地故障检测系统及方法实施例一的系统示意性框图。

图2为本发明跨座式单轨车辆接地故障检测系统及方法实施例一的系统的判断策略流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例一：

实施例基本如附图1、图2所示：跨座式单轨车辆接地故障检测系统，包括检测主机和检测装置；检测装置安装在单轨车辆所在电路上；检测主机与检测装置建立通信连接。检测装置用于检测单轨车辆的接地装置的电流状况信息或电压状况信息。具体地，检测装置为电流传感器或电压传感器。电流状况信息包括电流大小和电流方向；电压状况信息包括电压大小和电压方向。检测装置检测电流状况信息或电压状况信息并将其传输至检测主机。

检测主机用于接收检测装置检测到的电流状况信息或电压状况信息以及检测GR继电器动作状态，并根据GR继电器动作状态和电流状况信息或电压状况信息，按照判断策略判断单轨车辆是否发生故障。其中，GR继电器为单轨车辆上固定设有的常规接地继电器，GR继电器动作状态包括GR继电器有动作和GR继电器无动作。当单轨车辆发生接地故障后，GR继电器两端会被施加高电压，GR继电器有动作，GR继电器带动处于单轨车辆的牵引主电路上的辅助触点动作，实现牵引主电路断开的功能。

所述判断策略为：GR继电器未动作，判定为无故障；GR继电器有动作，根据电流状况信息或电压状况信息判定故障。具体地，所述根据电流状况信息或电压状况信息判定故障为：若电流值或电压值若大于阈值，判定为故障；若电流值或电压值若小于阈值，且电流方向或电压方向为正向，判定为故障；若电流值或电压值若小于阈值，且电流方向或电压方向为反向，判定为无故障。由于单轨车辆在发生接地故障时，会产生瞬时短路大电流，电流方向由车体经接地装置由车站流向大地，而与其处于同一供电区间的其它车辆，会受其影响，以致于其他车辆的电流方向翻转为由车站经过接地装置流向车体，故本实施例中，正向定义为由接地装置指向车站的方向；反向定义为由车站指向接地装置的方向。具体的阈值可根据实际应用情况在检测主机中进行预先设置，本实施例中阈值定义为以单轨车辆在一个月内正常运行时检测得到的电流值和电压值的平均值为标准值，超出该标准值30％的电流值或电压值作为阈值。

所述检测主机内还设有存储模块；所述存储模块用于存储各单轨车辆对应的历史电流状况信息或电压状况信息，以及各单轨车辆的故障信息。其中，单轨车辆的故障信息包括该车辆发生车辆故障时的电流范围、电压范围、发生时间、发生地点等故障相关信息数据。此外，存储模块内还存储有各车辆正常运营时的电流范围、电压范围、运营时段及运营路线等正常运营信息数据。这样设置，便于后续整体分析故障频次、确认重点故障车次、确认故障发生的重点路段等。

本实施例还提供一种跨座式单轨车辆接地故障检测方法，采用如上述的跨座式单轨车辆接地故障检测系统，包括以下步骤：

步骤1：检测装置检测单轨车辆的接地装置的电流状况信息或电压状况信息；检测主机检测GR继电器状态；

步骤2：检测主机接收检测装置检测到的电流状况信息或电压状况信息，并根据GR继电器状态以及电流状况信息或电压状况信息，按照判断策略判断单轨车辆是否发生故障。

本实施例提供的一种跨座式单轨车辆接地故障检测系统及方法，由接地故障原理出发，通过检测装置检测接地装置的电流状况信息或电压状况信息，根据电流或电压状况信息进而判定单轨车辆是否发生故障；能够在接地故障发生时，通过接地装置在故障车辆的接地故障影响到其他车辆之前及时检测到故障情况，能够明确定位真实发生接地故障的单轨车辆，检测的及时性和准确性较强。

并且相比于现有技术中需要额外构建相应的回路并增设数个电流调节装置的检测方案，本方案则采用了被动检测的方式，检测时利用的是接地故障发生时会即时产生的包括电流电压的数值方向的改变等电信号变化，而这也正是现有技术在检测中所忽略的，由于常规检测时，为了保证高准确性，均采用需要额外输入电流或是额外构造回路的主动检测方式，而不采用接地装置本身的电信号变化做被动判断，因为接地装置的电信号可能受到接触不良等外界因素影响而变化，仅凭该信号判断会一定程度上降低检测准确性，故大家放弃了采用此种方案。

然而在实际运营管理中，故障对象确认的及时性才是更需要保证的，本方案则反而采用了接地装置本身的电信号变化做被动判断，只需要在单轨车辆所在电路上增加电流传感器或电压传感器即可，无需对车辆原线路进行任何改动，也不主动产生任何作用于被检测车辆的电流及电压，对于车辆电路的影响较小，整体系统具备较好的安全性。并且，通过设定判断策略，不是武断判断，而是按照一定的数值标准，一定的判定逻辑进行故障确认，在确保故障对象确认的及时性的同时，消除了被动检测方式存在的缺陷，有效保证了被动检测方式的检测准确性。

实施例二：

跨座式单轨车辆接地故障检测系统，相比于实施例一，在检测主机内增设了预测模块。

所述预测模块用于根据预测策略预先定位存在故障可能性的可疑单轨车辆。预测策略为实时监测单轨车辆的电流值或电压值，若单轨车辆的电流值或电压值在一定时段内持续上升，或超过设定标准值且小于接地故障标准值，则判定该车辆为可疑单轨车辆。具体的设定标准值及接地故障标准值可根据实际应用情况在检测主机的预测模块中进行预先设置。本实施例中，设定标准值定义为以单轨车辆在一个月内正常运行时检测得到的电流值和电压值的最大值为设定标准值。接地故障标准值与实施例一中的阈值定义相同，故不作赘述。

在确定可疑单轨车辆后，在不影响整体车辆运营的情况下，对可疑单轨车辆进行针对性的检测，以提前消除存在的故障隐患。

本实施例还提供一种跨座式单轨车辆接地故障检测方法，同实施例一所述方法相同，故不赘述。

本实施例提供的一种跨座式单轨车辆接地故障检测系统及方法，相比于实施例一，能够实时监测各单轨车辆的电流值或电压值，并有预测性的确认可疑单轨车辆，有助于解决故障隐患，将问题解决在未发生阶段，避免对整体轨道运营造成影响。此外，现有技术中往往没有进行此类预测性的可疑单轨车辆的确认工作，由于目前针对单轨车辆的接地故障管理不成体系，现有的接地故障检测系统在通报故障结果后就结束了工作，对于整体车辆运营管理的提升帮助较小，而本方案完善了现有系统存在的缺口，以一定的预测策略进行预测性的故障管理，能够有效消除整体单轨车辆运营隐患，实现预测性管理。

实施例三：

跨座式单轨车辆接地故障检测系统，相比于实施例二，在检测主机内增设了通讯模块。

所述通讯模块与车辆网络建立通信连接，通信模块用于显示及通报单轨车辆故障情况。具体地，通信模块可与车辆网络以WiFi、以太网、4G/5G等方式进行通信连接。在接地故障出现时，通信模块会通过TCMS，即通过列车控制管理系统以声光警报的方式通知实际发生了接地故障的故障单轨车辆，警报其发生了接地故障。同时，以语音播报或文字通知等形式通知与故障单轨车辆处于同一供电区间的其他车辆，告知其不是接地故障的对应车辆。此外，通讯模块还用于通报可疑单轨车辆信息，当某单轨车辆被确认为可疑单轨车辆时，通讯模块以语音播报或文字通知等形式通知该单轨车辆及时参与检测，及时消除故障隐患。

本实施例还提供一种跨座式单轨车辆接地故障检测方法，同实施例一所述方法相同，故不赘述。

本实施例提供的一种跨座式单轨车辆接地故障检测系统及方法，相比于实施例二，设置了通讯模块以及时通报故障相关信息，能够及时将准确的故障信息传递出去，由于接地故障发生时，运营于同一个供电区间的车辆皆会报出接地故障，这是供电原理决定的，无法改变，而本方案则能够及时通知其他实际未故障车辆真实的接地故障情况，有助于其他实际未故障车辆迅速恢复运营，效降低故障车辆对整体车辆运营系统的影响。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.跨座式单轨车辆接地故障检测系统，其特征在于，包括检测主机和检测装置；所述检测装置设于单轨车辆所在电路上；所述检测装置用于检测单轨车辆的接地装置的电流状况信息或电压状况信息；所述检测主机与检测装置建立通信连接，所述检测主机用于接收检测装置检测到的电流状况信息或电压状况信息，并根据电流状况信息或电压状况信息，按照判断策略判断单轨车辆是否发生故障；

所述检测主机用于检测GR继电器动作状态；检测主机判断单轨车辆是否发生故障时还根据GR继电器动作状态进行判断；所述判断策略为：GR继电器未动作，判定为无故障；GR继电器有动作，根据电流状况信息或电压状况信息判定故障；所述根据电流状况信息或电压状况信息判定故障为：若电流值或电压值若大于阈值，判定为故障；若电流值或电压值若小于阈值，且电流方向或电压方向为正向，判定为故障；若电流值或电压值若小于阈值，且电流方向或电压方向为反向，判定为无故障。

2.根据权利要求1所述的跨座式单轨车辆接地故障检测系统，其特征在于，所述检测装置为电流传感器或电压传感器。

3.根据权利要求1所述的跨座式单轨车辆接地故障检测系统，其特征在于，所述电流状况信息包括电流大小和电流方向；所述电压状况信息包括电压大小和电压方向。

4.根据权利要求1所述的跨座式单轨车辆接地故障检测系统，其特征在于，所述检测主机内还设有存储模块；所述存储模块用于存储各单轨车辆对应的历史电流状况信息或电压状况信息，以及各单轨车辆的故障信息。

5.根据权利要求4所述的跨座式单轨车辆接地故障检测系统，其特征在于，所述检测主机内还设有预测模块；所述预测模块用于根据预测策略预先定位存在故障可能性的可疑单轨车辆。

6.根据权利要求5所述的跨座式单轨车辆接地故障检测系统，其特征在于，所述预测策略为实时监测单轨车辆的电流值或电压值，若单轨车辆的电流值或电压值在一定时段内持续上升，或超过设定标准值且小于接地故障标准值，则判定该车辆为可疑单轨车辆。

7.跨座式单轨车辆接地故障检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的跨座式单轨车辆接地故障检测系统，包括以下步骤：

步骤1：检测装置检测单轨车辆的接地装置的电流状况信息或电压状况信息；检测主机检测GR继电器状态；

步骤2：检测主机接收检测装置检测到的电流状况信息或电压状况信息，并根据GR继电器状态以及电流状况信息或电压状况信息，按照判断策略判断单轨车辆是否发生故障。