基本信息
- 項目名稱：
- 一種鐵路信號電纜斷線在線監(jiān)測儀
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 鐵路信號電纜故障嚴重影響列車的安全運營。由于鐵路信號電纜中間接頭過多，致使傳統(tǒng)的電纜故障檢測方法應用受到了極大的限制。為此，通過增加電阻設備，將備用芯線對形成閉合回路，然后在線監(jiān)測其阻值變化來反映電纜狀態(tài)，進而在不影響正常列控信號傳輸?shù)那闆r下實現(xiàn)了信號電纜的故障在線監(jiān)測，基于此通過LabVIEW編程語言及數(shù)據(jù)采集卡等相關硬件實現(xiàn)了在線監(jiān)測儀，結構合理，性能穩(wěn)定。經實驗室測試，達到了設計性能。
- 詳細介紹：
- 鐵路信號電纜是信號設備的重要組成部分，擔負著傳輸列車控制信息的重要任務，是信息傳送的必經通道。隨著鐵路向“高速、重載”方向的發(fā)展，信號電纜故障對鐵路安全運營造成的影響越來越大，而且由于信號電纜的隱蔽敷設，造成電纜故障定位及處理難度增大，干擾正常的鐵路運輸秩序，影響運輸暢通，嚴重時威脅和危害著人民生命財產的安全。 目前檢測鐵路信號電纜故障主要采取電橋法和低壓脈沖反射法，這些方法在線纜中間接頭較少，線纜較短的情況下，可以準確地檢測和定位故障點的位置，再輔助利用放音法精確定位故障點；但隨著鐵路的發(fā)展，區(qū)間距離越來越長，因此區(qū)間信號電纜的敷設也越來越長，經分線盒的中間接頭也越來越多，使得電橋法和低壓脈沖反射法實施越來越困難，誤差越來越大，因此對信號電纜的故障檢測與定位也越來越困難。再有，目前的鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)也通常配置有信號電纜絕緣監(jiān)測系統(tǒng)，但該系統(tǒng)只能判斷整條電纜的絕緣狀態(tài)，且不能定位故障位置。為此，迫切需要一種在新形勢下鐵路信號電纜的故障監(jiān)測定位裝置。 在充分根據(jù)信號電纜的敷設特點，依據(jù)每根信號電纜都留有備用芯線對的原則，通過在分線盒為備用芯線對增加無源阻抗的方式，利用雙端比較測量阻抗的原理來實現(xiàn)對備用信號電纜芯線對的在線監(jiān)測，并能迅速準確的判斷故障發(fā)生的信號盒區(qū)段，在故障區(qū)段內再利用脈沖反射法等現(xiàn)有成熟的方法二次精確定位故障點，極大的縮短了故障查找時間。并以監(jiān)測備用芯線代替在用芯線的方法實現(xiàn)在線監(jiān)測，從而提高了信號電纜利用率，確保了列車的安全營運。 在此理論基礎上，利用美國NI公司LabVIEW虛擬儀器編程平臺，結合阿爾泰工控機ART720，配合臺灣研華PCA6006CPU卡及阿爾泰數(shù)據(jù)采集卡PCI8613，以及武漢精良高精度霍爾型電壓傳感器JLD1U2P2、電流傳感器JLD11I2P2，雷旭防雷器AD/KZ-250，組成了兩路鐵路信號電纜斷線在線檢測系統(tǒng)，用戶界面友好，簡單易用，并能根據(jù)測試結果預測線纜狀態(tài)，為用戶維護與檢修提供了科學依據(jù)。經過實驗室測試，符合設計指標。 后期將與鐵路局電務段等用戶進行現(xiàn)場上架測試。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計目的：鐵路信號電纜斷線將嚴重影響列車的安全運營。由于其經多個分線盒接線柱連接的敷設特點，存在中間接頭過多，致使傳統(tǒng)的電纜斷線檢測方法不能準確判斷斷線位置或者判斷時間過長勞動強度過大，而且由于信號電纜傳輸信號的特殊性，不允許在在用芯線對中加入非列控信號，故無法實現(xiàn)在線監(jiān)測。為此，研制一種設備能夠在線監(jiān)測信號電纜斷線。 基本思路：通過在電纜中間分線盒的備用芯線對接線柱中接入固定阻值的電阻，將備用芯線對形成閉合回路網絡，然后在線監(jiān)測其電阻阻值，利用回路阻值的變化來反映電纜狀態(tài)，并以在線監(jiān)測備用芯線對代替在用芯線對，進而在不影響正常列控信號傳輸?shù)那闆r下實現(xiàn)了信號電纜的故障在線監(jiān)測并準確的定位故障發(fā)生的區(qū)段，然后再輔助其他成熟故障檢測方法，精確定位故障點，極大的降低了勞動強度及縮短了故障時間。
科學性、先進性
- 目前檢測鐵路信號電纜故障主要采取電橋法和低壓脈沖反射法，這些方法在線纜中間接頭較少，線纜較短的情況下，可以準確地檢測和定位故障點的位置，再輔助利用放音法精確定位故障點；但隨著鐵路的發(fā)展，區(qū)間距離越來越長，因此區(qū)間信號電纜的敷設也越來越長，經分線盒的中間接頭也越來越多，使得電橋法和低壓脈沖反射法實施越來越困難，誤差越來越大，因此對信號電纜的故障檢測與定位也越來越困難。再有，目前的鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)也通常配置有信號電纜絕緣監(jiān)測系統(tǒng)，但該系統(tǒng)只能判斷整條電纜的絕緣狀態(tài)，且不能定位故障位置。在充分根據(jù)信號電纜的敷設特點，依據(jù)每根信號電纜都留有備用芯線對的原則，通過在分線盒為備用芯線對增加無源阻抗的方式，利用雙端比較測量阻抗的原理來實現(xiàn)對備用信號電纜芯線對的在線監(jiān)測，并能迅速準確的判斷故障發(fā)生的信號盒區(qū)段，在故障區(qū)段內再利用脈沖反射法等現(xiàn)有成熟的方法二次精確定位故障點，極大的縮短了故障查找時間。并以監(jiān)測備用芯線代替在用芯線的方法實現(xiàn)在線監(jiān)測，從而提高了信號電纜利用率，確保了列車的安全營運。
獲獎情況及鑒定結果
- 基于此原理的論文 A Dual-side Comparison Method of Online Fault Monitoring for Railway Signal Cable. in Testing and Diagnosis,發(fā)表在2010年在中國昆明舉辦的IEEE國際會議ICINA 2010 IEEE International Conference on Information, Networking and Automation上，被EI/ISTP檢索。 （EI 檢索號：20105213520517）。
作品所處階段
- 樣機試制階段。
技術轉讓方式
- 授權轉讓。
作品可展示的形式
- 實物展示。
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 技術優(yōu)點：1.可以在線監(jiān)測信號電纜斷線。 2.迅速定位短線點，縮短故障時間。 3.設備簡單，電磁兼容性好。 適應領域：1.普通鐵路信號電纜。 2.高速鐵路信號電纜。 3.城市軌道交通鐵路信號電纜。 推廣前景：我國鐵路正在迅猛發(fā)展，且向著“高速、重載”方向發(fā)展，信號電纜越來越重要，2020年我國鐵路網營業(yè)里程將達到12萬公里以上，為此該產品有極大的推廣前景，按每50km裝設1臺產品，將至少會有6000臺的市場需求。以每臺1萬元成本記，將有6000萬元的市場。
同類課題研究水平概述
- 公知的其他查找電線及電纜斷線故障點的方法及裝置有以下幾種： 第一種為跟蹤信號強度法。由發(fā)送器向被查線條發(fā)送交變的查找信號，然后沿線條由接收器跟蹤接收此信號，通過比較信號強度的變化而判定故障點。而大多數(shù)的高阻接地及混線，由于線條對地分布電容及線間分布電容對查找信號的漏流遠大于故障點高阻的漏流，所以故障點前后信號強度變化不大。對于地埋電纜來說，電纜埋深也將直接影響接收信號強度，所以無法以接收信號強度來準確定位故障點。 第二種脈沖反射回波法。查找儀向電纜被查芯線發(fā)送一脈沖信號，此信號波沿芯線向終端傳播，若途中遇阻抗突變，如斷線、短路、混線、接地等，則將產生反射回波信號。根據(jù)此反射信號返回的時間，再結合信號波在芯線內傳播的速度（波速）即可計算出故障點距離，但此法也只適用于少數(shù)的低阻接地及混線，對于大部分的高阻接地及混線，由于線條阻抗變化不大，回波反射信號太小，無法辨別而難以定位。 第三種為電橋法或參數(shù)值法。此法也只適用于電纜。用電橋或參數(shù)表測出芯線至故障點的阻值或參數(shù)，再根據(jù)電纜參數(shù)換算為距離，此法只適合在少數(shù)接地及混線阻值穩(wěn)定不變且無其他電源干擾的情況下使用，而對于多數(shù)高阻接地及混線阻值是極其不穩(wěn)定的，且大地中有干擾電流存在，從而導致無法完成測量。 第四種為高壓放電聽音法。此法也只適用于電纜。由高壓發(fā)生器向被查芯線內發(fā)送高壓脈沖，此高壓經線條絕緣不良處擊穿放電，將發(fā)出強烈的放電聲，用聽聲器接收此放電聲波并結合放電電波，由于二者傳播速度不同，可根據(jù)收到兩者的時間間隔來判定故障點遠近，聲波與電波時間間隔最近處為放電點即故障點，此法只能應用于高壓電力電纜接地及混線的查找，對于低壓電纜將無法使用，可能會造成電纜的損傷。 綜上所述，目前檢測鐵路信號電纜故障主要采取電橋法和低壓脈沖反射法，這些方法在線纜中間接頭較少，線纜較短的情況下，可以準確地檢測和定位故障點的位置，再輔助利用放音法精確定位故障點；但隨著鐵路的發(fā)展，區(qū)間距離越來越長，因此區(qū)間信號電纜的敷設也越來越長，經分線盒的中間接頭也越來越多，使得電橋法和低壓脈沖反射法實施越來越困難，誤差越來越大，因此對信號電纜的故障檢測與定位也越來越困難。再有，目前的鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)也通常配置有信號電纜絕緣監(jiān)測系統(tǒng)，但該系統(tǒng)只能判斷整條電纜的絕緣狀態(tài)，且不能定位故障位置。
