CN117890720A - 一种判断贯通地线故障区间的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种判断贯通地线故障区间的装置及方法，属于轨道交通领域，其中，装置包括：室外电流采集设备以及室内故障判断设备；室外电流采集设备用于采集贯通地线对应位置的实时电流值，并将所述实时电流值发送到室内故障判断设备中；室内故障判断设备用于根据轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息、室外电流采集设备采集的实时电流值以及预设定的判断逻辑，得到待测试区间是否存在故障的判断结果。本申请采用轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息以及简单的判断得逻辑，就能判断贯通地线故障区间，满足故障判断的实时性需求。

Description

一种判断贯通地线故障区间的装置及方法

技术领域

本申请属于轨道交通领域，具体涉及一种判断贯通地线故障区间的装置及方法。

背景技术

在电气铁路线路中，贯通地线是重要的回流通道，也是接地系统重要的组成部分。由于贯通地线多放置在铁路沿线的线缆槽内，人工检测非常不便。在一些偏远山区位置或高架位置更大大的增加了贯通地线检测的难度。一旦贯通地线出现问题，将对信号设备产生严重影响。

现有技术中，多是通过采集设备配合对应的计算式，来得到贯通地线故障区间，然而，在轨道中大规模采用现有的采集设备，同时配合对应的计算式会产生延时，无法满足故障判断的实时性需求。

发明内容

基于以上的技术问题，本申请提出一种判断贯通地线故障区间的装置及方法，运用在横向连接与贯通地线连接处两端布设采集装置的方法，采用轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息以及简单的判断得逻辑，就能判断贯通地线故障区间，满足故障判断的实时性需求。

第一方面，本申请提出一种判断贯通地线故障区间的装置，包括：室外电流采集设备以及室内故障判断设备；

所述室外电流采集设备与室内故障判断设备之间进行无线通信，所述室内故障判断设备与轨道电路监测设备连接；

所述室外电流采集设备用于采集贯通地线对应位置的实时电流值，并将所述实时电流值发送到室内故障判断设备中；

所述室内故障判断设备用于根据轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息、室外电流采集设备采集的实时电流值以及预设定的判断逻辑，得到待测试区间是否存在故障的判断结果。

所述室外电流采集设备至少包括：第一室外电流采集设备、第二室外电流采集设备、第三室外电流采集设备；

待测试区间至少由第一横向连接线、第二横向连接线、钢轨以及贯通地线围成的区域组成，第一横向连接线的第一端与所述钢轨的第一端连接，第一横向连接线的第二端与所述贯通地线的第一连接点连接，第二横向连接线的第一端与所述钢轨的第二端连接，第二横向连接线的第二端与所述贯通地线的第二连接点连接；所述第一室外电流采集设备设置于贯通地线的第二连接点的第二端，所述第二室外电流采集设备设置于贯通地线的第一连接点的第二端，所述第三室外电流采集设备设置于贯通地线的第一连接点的第一端。所述室外电流采集设备包括：罗氏线圈、信号调理电路、模数转换电路、处理器以及第一无线通信模块；

所述罗氏线圈用于采集贯通地线对应位置的实时电流值，并将所述实时电流值发送到信号调理电路；

所述信号调理电路用于消除所述实时电流中的抖动信号及干扰信号，并将消除抖动及干扰后的信号调制成模拟电压信号，将所述模拟电压信号发送到模数转换电路中；

所述模数转换电路用于将所述模拟电压信号转换为数字电压信号，并将数字电压信号发送到处理器中；

所述处理器用于对数字电压信号进行解析，并将解析后的数字电压信号上传到第一无线通信模块；

所述第一无线通信模块用于将所述解析后的数字电压信号发送到室内故障判断设备中。

所述室内故障判断设备包括：第二无线通信模块以及数据处理终端；

所述第二无线通信模块与所述数据处理终端连接；所述数据处理终端与轨道电路监测设备连接；

所述第二无线通信模块用于接收解析后的数字电压信号，并将所述解析后的数字电压信号发送到所述数据处理终端；

所述数据处理终端用于根据轨道电路监测设备递过来的待测试区间的轨道占用信息，并基于预设定的判断逻辑，对解析后的数字电压信号进行判断，得到待测试区间是否存在故障的判断结果。

所述第一无线通信模块包括物联网通信模组芯片以及专网卡，将所述专网卡插在所述物联网通信模组芯片中，以实现无线通信的功能。

所述第二无线通信模块为数据网关，具有与专网卡相同的服务，并基于与专网卡相同的服务接收解析后的数字电压信号。

第二方面，本申请提出一种判断贯通地线故障区间的方法，包括：

获取室外电流采集设备采集的实时电流值；

当轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息时，基于预设定的判断逻辑，对室外电流采集设备采集的实时电流值进行判断，得到待测试区间是否存在故障的判断结果。

所述获取室外电流采集设备采集的实时电流值，包括：获取第一室外电流采集设备采集的实时电流值、第二室外电流采集设备采集的实时电流值以及第三室外电流采集设备采集的实时电流值。

所述对室外电流采集设备采集的实时电流值进行判断，得到待测试区间是否存在故障的判断结果，包括：

在第一室外电流采集设备采集的实时电流值以及第三室外电流采集设备采集的实时电流值均大于第一预设电流阈值、同时第二室外电流采集设备采集的实时电流值小于第二预设电流阈值的情况下，待测试区间存在故障，故障区域在第一室外电流采集设备与第二室外电流采集设备之间。

在第一室外电流采集设备采集的实时电流值、第二室外电流采集设备采集的实时电流值以及第三室外电流采集设备采集的实时电流值均大于第一预设电流阈值的情况下，所述待测试区间不存在故障。

有益效果：

一种判断贯通地线故障区间的装置及方法，运用在横向连接与贯通地线连接处两端布设采集装置的方法，采用轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息以及简单的判断得逻辑，就能判断贯通地线故障区间，满足故障判断的实时性需求。

附图说明

图1为本申请实施例的一种判断贯通地线故障区间的装置原理示意图；

图2为本申请实施例的室外电流采集设备以及室内故障判断设备内部原理示意图；

图3为本申请实施例的一种判断贯通地线故障区间的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本公开作进一步说明。

在电气铁路线路中，贯通地线是重要的回流通道，是沿铁路线路敷设的共用地线。由于贯通地线多放置在铁路沿线的线缆槽内，人工检测非常不便。在一些偏远山区位置或高架位置更大大的增加了贯通地线检测的难度。一旦贯通地线出现问题，将对信号设备产生严重影响。现有技术中，通常人工手持仪表进行测量，少数采用电流互感器或其他电流监测设备结合复杂的计算式，来确定故障区间，在大型轨道交通中，需要监控故障区间的数量非常多，若采用人工手持仪表进行测量，或者采用电流监测设备结合复杂的计算式，则无法满足实时性，无法实时了解究竟哪些区间存在故障。在具体应用中，存在数以万计的电流监测设备，若使用软件计算的方法，将会严重影响实时性。

本申请提出一种判断贯通地线故障区间的装置及方法，运用在横向连接与贯通地线连接处两端布设采集装置的方法，采用轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息以及简单的判断得逻辑，就能判断贯通地线故障区间，本申请的方法在待测试区间众多的情况下，也能满足故障判断的实时性需求。

实施例一、

本实施例提出一种判断贯通地线故障区间的装置，如图1所示，包括：室外电流采集设备以及室内故障判断设备；

室外电流采集设备与室内故障判断设备之间进行无线通信，所述室内故障判断设备与轨道电路监测设备连接；

所述室外电流采集设备用于采集贯通地线对应位置的实时电流值，并将所述实时电流值发送到室内故障判断设备中；

所述室内故障判断设备用于根据轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息、室外电流采集设备采集的实时电流值以及预设定的判断逻辑，得到待测试区间是否存在故障的判断结果。

可以理解的是：室外电流采集设备放置于室外，通常在贯通地线上，室内故障判断设备放置于室内。本实施例中，关键的一点是室内故障判断设备与轨道电路监测设备连接，可以接收从轨道电路监测设备传递过来的待测试区间的轨道占用信息，其中，轨道电路监测设备可以理解为轨道电路主机，轨道电路主机内安装有轨道电路系统，轨道电路系统是铁路列控系统重要的系统。具有获知列车位置和发送列车允许最大速度信息的功能。轨道电路检测系统完成对轨道电路系统的全部监测。因此轨道电路系统可以获知列车位置信息，并且列车位置与室外电流采集设备的位置进行对应，可以理解的是室外电流采集设备具有唯一的编号，利用这唯一的编号可以与列车位置进行对应。当列车到室外电流采集设备的位置附近时，轨道电路监测设备就将待测试区间的轨道占用信息传递过来，表明列车已经进入待测试区间，待测试区间内的贯通地线中应该是有电流的。通过这个原理，能够容易并快速的定位故障区间。

所述室外电流采集设备至少包括：第一室外电流采集设备、第二室外电流采集设备、第三室外电流采集设备；

待测试区间至少由第一横向连接线、第二横向连接线、钢轨以及贯通地线围成的区域组成，第一横向连接线的第一端与所述钢轨的第一端连接，第一横向连接线的第二端与所述贯通地线的第一连接点连接，第二横向连接线的第一端与所述钢轨的第二端连接，第二横向连接线的第二端与所述贯通地线的第二连接点连接；所述第一室外电流采集设备设置于贯通地线的第二连接点的第二端，所述第二室外电流采集设备设置于贯通地线的第一连接点的第二端，所述第三室外电流采集设备设置于贯通地线的第一连接点的第一端。

本实施例中，室外电流采集设备的布置位置是非常关键的，安装的室外电流采集设备越多，贯通地线故障区间的定位越准，但是也需要考虑过多的室外电流采集设备也会影响数据传递的实时性，本申请采用3个室外电流采集设备效果最佳，既满足实时性需求，又可以准确地定位贯通地线故障区间，如图2所示，第一室外电流采集设备设置于贯通地线的第二连接点的第二端，第二室外电流采集设备设置于贯通地线的第一连接点的第二端，第三室外电流采集设备设置于贯通地线的第一连接点的第一端，通常情况下贯通地线的第一连接点以及贯通地线的第二连接点的两端通常裸漏在地表，贯通地线的其他部分通常被埋于地下。如图1所示，若贯通地线的第一连接点以及贯通地线的第二连接点之间为故障点，那么当列车行驶到该待测试区域中时，贯通地线的第一连接点以及贯通地线的第二连接点之间就没有电流经过，或者很小的电流，则即使在列车运行到待测试区域时，第二室外电流采集设备仍然监测不到电流，或者监测到很小的电流，而第一室外电流采集设备、以及第三室外电流采集设备，因着列车运行到待测试区域，能够监测到正常的电流，这样就说明第一室外电流采集设备与第二室外电流采集设备之间存在故障。

本实施例中，室外电流采集设备，如图2所示，包括：罗氏线圈、信号调理电路、模数转换电路、处理器以及第一无线通信模块；

所述罗氏线圈用于采集贯通地线对应位置的实时电流值，并将所述实时电流值发送到信号调理电路；

所述信号调理电路用于消除所述实时电流中的抖动信号及干扰信号，并将消除抖动及干扰后的信号调制成模拟电压信号，将所述模拟电压信号发送到模数转换电路中；

所述模数转换电路用于将所述模拟电压信号转换为数字电压信号，并将数字电压信号发送到处理器中；

所述处理器用于对数字电压信号进行解析，并将解析后的数字电压信号上传到第一无线通信模块；

所述第一无线通信模块用于将所述解析后的数字电压信号发送到室内故障判断设备中。

本实施例中，所述罗氏线圈为柔性罗氏线圈，能够卡接在贯通地线上，罗氏线圈又叫电流测量线圈、微分电流传感器，是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分，罗氏线圈响应非常迅速。本实施例采用罗氏线圈得到实时电流值，能够满足实时监测的需要，并且采用柔性罗氏线圈，不用人工参与，完全可以将柔性罗氏线圈长期固定在贯通地线上。

本实施例中，所述处理器用于对数字电压信号进行解析，包括根据预设定的放大倍数对数字电压信号进行放大，并对放大后的电压信号进行校准。

本实施例中，如图2所示，所述第一无线通信模块包括物联网通信模组芯片(NB-lot模组，NB-lot，Narrow Band Internet of Things,基于蜂窝的窄带物联网)以及专网卡(本实施例采用电信VPDN卡，VPDN，Virtual Private Dial Network，虚拟专有拨号网络)，将所述专网卡插在所述物联网通信模组芯片中，以实现无线通信的功能。

所述室内故障判断设备包括：第二无线通信模块以及数据处理终端；

所述第二无线通信模块与所述数据处理终端连接；所述数据处理终端与轨道电路监测设备连接；

所述第二无线通信模块用于接收解析后的数字电压信号，并将所述解析后的数字电压信号发送到所述数据处理终端；

所述数据处理终端用于根据轨道电路监测设备递过来的待测试区间的轨道占用信息，并基于预设定的判断逻辑，对解析后的数字电压信号进行判断，得到待测试区间是否存在故障的判断结果。

本实施例中，所述第二无线通信模块为数据网关，具有与专网卡相同的服务(本实施例中，具有与电信VPDN卡相同的电信VPDN服务)，并基于与专网卡相同的服务接收解析后的数字电压信号。本实施例中的数据处理终端可以理解为贯通地线数据处理主机。在铁路行业中，对数据的保密性、安全性是有严格要求的。本实施例利用定制电信VPDN服务实现的数据的安全传输。配合定制VPDN服务，只有在授权VPDN卡的情况下，才能接入VPDN服务，保证的系统的安全性。

本实施例提出的一种判断贯通地线故障区间的装置，包括：室外电流采集设备以及室内故障判断设备；室外电流采集设备用于采集贯通地线对应位置的实时电流值，并将所述实时电流值通过无线通信发送到室内故障判断设备中；所述室内故障判断设备用于根据轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息、室外电流采集设备采集的实时电流值以及预设定的判断逻辑，得到待测试区间是否存在故障的判断结果。本实施例采用轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息以及简单的判断得逻辑，就能判断贯通地线故障区间，在待测试区间众多的情况下，能够满足故障判断的实时性需求。

实施例二、

本实施例提出了一种判断贯通地线故障区间的方法，采用实施例一所述的判断贯通地线故障区间的装置实现，如图3所示，包括：

步骤S1：获取室外电流采集设备采集的实时电流值；

所述获取室外电流采集设备采集的实时电流值，包括：获取第一室外电流采集设备采集的实时电流值、第二室外电流采集设备采集的实时电流值以及第三室外电流采集设备采集的实时电流值。

步骤S2：当轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息时，基于预设定的判断逻辑，对室外电流采集设备采集的实时电流值进行判断，得到待测试区间是否存在故障的判断结果。

所述对室外电流采集设备采集的实时电流值进行判断，得到待测试区间是否存在故障的判断结果，包括：

在第一室外电流采集设备采集的实时电流值以及第三室外电流采集设备采集的实时电流值均大于第一预设电流阈值、同时第二室外电流采集设备采集的实时电流值小于第二预设电流阈值的情况下，待测试区间存在故障，故障区域在第一室外电流采集设备与第二室外电流采集设备之间；

在第一室外电流采集设备采集的实时电流值、第二室外电流采集设备采集的实时电流值以及第三室外电流采集设备采集的实时电流值均大于第一预设电流阈值的情况下，所述待测试区间不存在故障。

本实施例中，贯通地线是电气化铁路重要的列车牵引回流的通道，通常情况下沿钢轨铺设贯通电缆。在信号系统中一般要求完全横向连接间隔不小于2km既每隔2km有两处完全横向连接，一条线路有多个完全横向连接点。待测试区间至少由第一横向连接线(本实施例中采用的时完全横向连接)、第二横向连接线、钢轨以及贯通地线围成的区域组成，第一横向连接线的第一端与所述钢轨的第一端连接，第一横向连接线的第二端与所述贯通地线的第一连接点连接，第二横向连接线的第一端与所述钢轨的第二端连接，第二横向连接线的第二端与所述贯通地线的第二连接点连接；所述第一室外电流采集设备设置于贯通地线的第二连接点的第二端，所述第二室外电流采集设备设置于贯通地线的第一连接点的第二端，所述第三室外电流采集设备设置于贯通地线的第一连接点的第一端。

本实施例中，首先，室外电流采集设备具有唯一编号，在具体实施中，通过配置文件可将室外电流采集设备在贯通地线安装的位置与轨道电路区段进行对应。室外电流采集设备安装在完全横向连接与贯通电线连接处的两端。既可获得贯通地线采集装置安装位置距哪个区段最近。在待测试区间一次安装至少3个室外电流采集设备。当列车靠近贯通地线的待测试区间时，轨道电路占用，通过轨道电路主机发送列车位置信息到数据处理终端(即贯通地线数据处理主机)，贯通地线正常情况下有牵引回流流过，通过室外电流采集设备能够采集到电流信息。如图1所示，第一室外电流采集设备安装在第二横线连接线与贯通地线的交点的右边，第二室外电流采集设备以及第三室外电流采集设备分别安装第一横向连接线与贯通地线交点的右边与左边。在故障点之后，第一室外电流采集设备可采集到电流，第三室外电流采集设备可采集到电流，第二室外电流采集设备无法采集到电流或电流较小。由此判断测试区域第二室外电流采集设备至第一室外电流采集设备间的贯通地线存在故障。如果没有故障，则通过第二室外电流采集设备和第三室外电流采集设备的位置到下一个横向连接线(即完全连接线)处进行数据采集，依次排查。同理，在横向连接线与贯通地线连接点出左右两端均安装采集装置，可依次判断所有故障贯通地线的位置。

本实施例提出的一种判断贯通地线故障区间的方法，包括：获取室外电流采集设备采集的实时电流值；当轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息时，基于预设定的判断逻辑，对室外电流采集设备采集的实时电流值进行判断，得到待测试区间是否存在故障的判断结果。本实施例采用轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息以及简单的判断得逻辑，就能判断贯通地线故障区间，在待测试区间众多的情况下，能够满足故障判断的实时性需求。

本公开中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

本公开的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变形而不脱离本公开的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本公开权利要求及其等同技术的范围，则本公开的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (10)

1.一种判断贯通地线故障区间的装置，其特征在于，包括：室外电流采集设备以及室内故障判断设备；

所述室外电流采集设备与室内故障判断设备之间进行无线通信，所述室内故障判断设备与轨道电路监测设备连接；

所述室外电流采集设备用于采集贯通地线对应位置的实时电流值，并将所述实时电流值发送到室内故障判断设备中；

所述室内故障判断设备用于根据轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息、室外电流采集设备采集的实时电流值以及预设定的判断逻辑，得到待测试区间是否存在故障的判断结果。

2.根据权利要求1所述的判断贯通地线故障区间的装置，其特征在于，

所述室外电流采集设备至少包括：第一室外电流采集设备、第二室外电流采集设备、第三室外电流采集设备；

待测试区间至少由第一横向连接线、第二横向连接线、钢轨以及贯通地线围成的区域组成，第一横向连接线的第一端与所述钢轨的第一端连接，第一横向连接线的第二端与所述贯通地线的第一连接点连接，第二横向连接线的第一端与所述钢轨的第二端连接，第二横向连接线的第二端与所述贯通地线的第二连接点连接；所述第一室外电流采集设备设置于贯通地线的第二连接点的第二端，所述第二室外电流采集设备设置于贯通地线的第一连接点的第二端，所述第三室外电流采集设备设置于贯通地线的第一连接点的第一端。

3.根据权利要求1所述的判断贯通地线故障区间的装置，其特征在于，所述室外电流采集设备包括：罗氏线圈、信号调理电路、模数转换电路、处理器以及第一无线通信模块；

所述罗氏线圈用于采集贯通地线对应位置的实时电流值，并将所述实时电流值发送到信号调理电路；

所述信号调理电路用于消除所述实时电流中的抖动信号及干扰信号，并将消除抖动及干扰后的信号调制成模拟电压信号，将所述模拟电压信号发送到模数转换电路中；

所述模数转换电路用于将所述模拟电压信号转换为数字电压信号，并将数字电压信号发送到处理器中；

所述处理器用于对数字电压信号进行解析，并将解析后的数字电压信号上传到第一无线通信模块；

所述第一无线通信模块用于将所述解析后的数字电压信号发送到室内故障判断设备中。

4.根据权利要求1所述的判断贯通地线故障区间的装置，其特征在于，所述室内故障判断设备包括：第二无线通信模块以及数据处理终端；

所述第二无线通信模块与所述数据处理终端连接；所述数据处理终端与轨道电路监测设备连接；

所述第二无线通信模块用于接收解析后的数字电压信号，并将所述解析后的数字电压信号发送到所述数据处理终端；

所述数据处理终端用于根据轨道电路监测设备递过来的待测试区间的轨道占用信息，并基于预设定的判断逻辑，对解析后的数字电压信号进行判断，得到待测试区间是否存在故障的判断结果。

5.根据权利要求3所述的判断贯通地线故障区间的装置，其特征在于，所述第一无线通信模块包括物联网通信模组芯片以及专网卡，将所述专网卡插在所述物联网通信模组芯片中，以实现无线通信的功能。

6.根据权利要求4所述的判断贯通地线故障区间的装置，其特征在于，所述第二无线通信模块为数据网关，具有与专网卡相同的服务，并基于与专网卡相同的服务接收解析后的数字电压信号。

7.根据权利要求3所述的判断贯通地线故障区间的装置，其特征在于，所述罗氏线圈为柔性罗氏线圈。

8.一种判断贯通地线故障区间的方法，采用权利要求1～7任一项权利要求所述的判断贯通地线故障区间的装置实现，其特征在于，包括：

获取室外电流采集设备采集的实时电流值；

当轨道电路监测设备递过来待测试区间的轨道占用信息时，基于预设定的判断逻辑，对室外电流采集设备采集的实时电流值进行判断，得到待测试区间是否存在故障的判断结果。

9.根据权利要求8所述的判断贯通地线故障区间的方法，其特征在于，所述获取室外电流采集设备采集的实时电流值，包括：获取第一室外电流采集设备采集的实时电流值、第二室外电流采集设备采集的实时电流值以及第三室外电流采集设备采集的实时电流值。

10.根据权利要求9所述的判断贯通地线故障区间的方法，其特征在于，所述对室外电流采集设备采集的实时电流值进行判断，得到待测试区间是否存在故障的判断结果，包括：

在第一室外电流采集设备采集的实时电流值以及第三室外电流采集设备采集的实时电流值均大于第一预设电流阈值、同时第二室外电流采集设备采集的实时电流值小于第二预设电流阈值的情况下，待测试区间存在故障，故障区域在第一室外电流采集设备与第二室外电流采集设备之间；

在第一室外电流采集设备采集的实时电流值、第二室外电流采集设备采集的实时电流值以及第三室外电流采集设备采集的实时电流值均大于第一预设电流阈值的情况下，所述待测试区间不存在故障。