专利名称：交流道岔转辙机故障检测系统及方法
技术领域：
本发明涉及轨道交通的故障检测技术领域，特别是一种交流道岔转辙机故障检测 系统及方法。
背景技术：
目前，信号道岔转辙机主要分为直流和交流两种。由于直流转辙机本身存在不可 克服的缺陷，交流转辙机是未来的发展趋势。因此，国内新建的地铁和高速铁路均采用交流 转辙机。信号道岔转辙机是信号重要设备，动作频次高，特别是地铁在折返期间的道岔，平 均每4分钟就来回动作一次。它的故障轻则晚点、清客，困扰乘客正常出行；重则车毁人亡， 威胁乘客生命。但目前对交流道岔转辙机的运行维护缺少预测预警装置，不能实现有效的 预防性维修，只能在故障发生后才去进行事后检修。在实际使用中存在如下问题1、原则上外部监测设备均不能侵入原有控制系统，而现有转辙机在运行中向外部 提供的监控信息几乎没有，转辙机运行维护人员无法预知转辙机当前的确切完好率情况， 只能等转辙机坏了才能去事后维修；2、转辙机的故障率高发部位通常发生在速动开关组，且故障现象不稳定，随机性 较大，平时在线路停运维修时很难发现与确认；3、很多转辙机机械故障并非突然发生的，往往有个劣化过程；4、市面上对转辙机运行状态检查设备大多为离线型，只能在线路停运后开箱检 查，且功能单一，仅提供扭力数据；5、目前市面上对转辙机检测诊断的产品，往往只能提供单一的电气特性参数记录 功能，远远满足不了对转辙机运行状态的全面分析和故障状态的预知预测需求，无法实现 在线实时监测。目前，随着地铁行车间隔的加密，对转辙机的维护要求越来越高，以往那种故障后 维修的方案急需改变，怎样实现在线实时监测和故障预警，实现预防性维修是摆在维修人 员面前的一个新课题。

发明内容
针对现有技术中存在的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种道岔转辙机故障的 检测系统和方法，在不影响原有系统正常运行的前提下，采用间接测量的方法，在线实时检 测出道岔转辙机实际运行时的受力情况和其他过程参数，预测并及早发现道岔转辙机状态 不良的现象，尤其是发现并预报继电器回路中触点接触良好的情况，及时进行维护，从而达 到降低故障、提高可靠性的目的，保障道岔转辙机的正常运行。本发明所采用的技术方案一种交流道岔转辙机故障检测系统，包括电流采样装 置、电压采样装置、故障分析模块，所述电流采样装置和电压采样装置的输入端分别与道岔 转辙机设备机房的待测线路连接，其输出端与故障分析模块连接；所述故障分析模块分为
3道岔动作期间状态监测模块和道岔受电期间状态监测模块，用于检测道岔转辙机的运行状 态、过程参数和故障信息，并通过状态显示界面输出上述运行状态、过程参数和故障信息。上述电流采样装置通过互感器与道岔转辙机设备机房的待测线路连接，用于采集 道岔转撤机的电流参数。上述电压采样装置通过光电隔离器与道岔转辙机设备机房的待测线路连接，用于 采集道岔转撤机的电压参数。上述故障分析模块通过数据库与监测操作管理平台连接，用于保存运行状态、过 程参数和故障信息，供监测操作管理平台调用和处理。本发明同时提供了一种交流道岔转辙机故障检测方法，包括以下步骤(1)采集并实时处理三相电源电压，提取三相电源电压变化的特征作为道岔转辙 机动作状态和受电待命状态的全局标识；(2)采集道岔转辙机动作期间的四线工作电流、三相电源电压、三相功率、功率因 数，分析提取扭力数据和当前电源相序状态，并实时写入数据库中供后台进行数据处理使 用；(3)采集道岔转辙机受电待命期间的表示三相电压，分析提取表示回路的表示电 压值和表示回路的状态，实时刷新并按一定的周期写入数据库中作为道岔转辙机待命期间 的原始数据，供事后分析处理使用；(4)对道岔转辙机在步骤(2)和步骤(3)中所采集数据进行综合分析与应用功能 处理，并显示道岔转辙机的运行状态、过程参数和故障信息。上述步骤(1)中当三相电源电压由无到有大于一定数值时，立即退出道岔转辙机 受电待命期间的原始数据采集状态，进入道岔转辙机动作期间的原始数据采集状态；当三 相电源电压由有到无小于一定数值时，退出道岔转辙机动作期间的原始数据采集状态，进 入道岔转辙机受电待命期间的原始数据采集状态。上述步骤(2)在整个道岔转辙机动作期间，该数据采集过程不允许中断。上述步骤(3)的数据采集过程允许中断。上述步骤(4)的综合分析与应用功能处理包括但不限于道岔转辙机当前动作特 征信息实时显示、道岔转辙机以前各次动作特征信息历史查询、道岔转辙机待命期间表示 电压实时显示及特征信息查询、道岔转辙机故障记录查询。本发明的显著特点在于1、采用间接测量的方法，整个故障检测系统与原有控制系统完全电气隔离，不影 响原有系统的正常运行。2、间接测量的特征参数全面、系统。能准确识别并提取道岔转辙机动作期间的伸出、缩入、左位、右位详细状态值；能准确识别并提取道岔转辙机动作期间过流、缺相运行、三相不平衡、扭力超上 限、输入功率过载、运行时间超时六种故障信息；能准确计算并提取道岔转辙机每次动作过程中扭力的完整变化数据，并提供趋势 曲线功能；能准确提供道岔转辙机每次动作过程中工作电流、功率、扭力的统计平均值与最 大值，和动作时间值；
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能快速提供对以往动作记录的历史记录查询，包括扭力变化的曲线信息、工作电 流、功率、扭力的统计平均值与最大值、动作时间值；3、间接测量的精度高，频次高，数据记录准确、完整。如电流、电压的测量精度高于0. 2% ；功率、扭力等计算量的测量精度高于2% ；间接获取的功率、扭力等过程数据，分析处理和归档的时间间隔可达40ms以内， 在每次道岔转辙机的动作过程(约5 6秒)中可采样归档100次以上。


图1为本发明所述交流道岔转辙机故障检测系统的原理框图；图2为本发明所述电量采集原理框图；图3为本发明所述交流道岔转辙机故障检测方法的流程图；图4为本发明所述交流道岔转辙机故障检测系统的主界面示意图；图5为本发明所述交流道岔转辙机的机械部位被卡住时的实时监测界面示意图；图6为本发明所述交流道岔转辙机在电流过流报警时的实时监测界面示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体结构作进一步的描述。如图1所示，本发明所述交流道岔转辙机故障检测系统主要电流采样装置、电压 采样装置、故障分析模块，所述电流采样装置和电压采样装置的输入端分别与道岔转辙机 设备机房的待测线路连接，其输出端与故障分析模块连接；所述故障分析模块分为道岔动 作期间状态监测模块和道岔受电期间状态监测模块，用于检测道岔转辙机的运行状态、过 程参数和故障信息，并通过状态显示界面输出上述运行状态、过程参数和故障信息。具体实施时，在道岔转辙机设备机房的控制机柜出线端子连接处，设置道岔转辙 机工作电流、工作电压采样点，收集道岔转辙机运行时的电流、电压数据。电流采样采用霍 尔元件耦合进行电气隔离，电压采样采用光电隔离，使整个故障检测系统与原有系统完全 电气隔离。道岔转辙机故障检测系统采样到道岔转辙机的工作电流与工作电压后，通过故障 分析模块提取过程参数、运行状态、故障预警与报警状态，获取道岔转辙机动作期间和受电 待命期间的完整运行状态、过程参数和故障信息特征参数值。为方便实时监测，本系统(或方法)提供道岔转辙机综合故障检测的操作监测界 面，在监测界面显示伸出/缩入/左位/右位等运行状态、扭力/电流/运行时间/表示电 压等过程参数和扭力报警/电流过流/运行超时/三相不平衡/表示电压异常、继电器回 路故障、继电器触点抖动故障等故障信息。同时，提供历史记录查询和故障信息归档记录查 询等功能，以方便以后查询。本发明所述交流道岔转辙机故障检测方法大致划分为四个线程进行处理，各线程 的主要功能描述如下线程1 主要负责高速采集并实时处理三相电源的电压，提取三相电压变化的特 征作为道岔转辙机动作状态和受电待命状态的全局标识。当三相电源电压由无到有大于某个值(如190V)时立即退出道岔转辙机待命期间原始数据采集状态，进入道岔转辙机动作 期间原始数据采集状态；当三相电源电压从有到无小于某个值(如150V)时，退出动作期间 原始数据采集状态，进入道岔转辙机待命期间原始数据采集状态，二个状态要求绝对分开。线程2 主要负责道岔转辙机动作期间按高速采集四线工作电流、三相电源电压、 三相功率、功率因数等，分析提取扭力数据和当前电源相序状态，并实时写入数据库中供后 台进行数据处理用。在整个道岔转辙机动作期间，此数据采集线程不允许中断。线程3 主要负责道岔转辙机受电待命期间采集表示电压处理，分析提取表示回 路的表示电压值和表示回路的状态，实时刷新并按一定的周期写入数据库中作为道岔转辙 机待命期间的原始数据，供事后分析处理用。此数据采集线程允许中断。线程4 主要负责对道岔转辙机在线程2和线程3中所采集数据的综合分析与应 用功能处理。包括但不限于道岔转辙机当前动作特征信息实时显示、道岔转辙机以前各次 动作特征信息历史查询、道岔转辙机待命期间表示电压实时显示及特征信息查询、道岔转 辙机故障记录查询等。各线程之间的关系如图3所示，其中，线程1的优先级最高，处理代码要求尽可能 精简高效。线程2优先级次之，其处理代码相对较复杂，但在整个数据处理过程中不允许中 断。线程3、线程4为普通优先级，在系统运行期间反复执行。以下是本发明所述道岔转辙机故障检测的具体过程(或规程)说明1、现场信息采集现场采集的信号为道岔转辙机动作期间四线工作电流(交流)、三相电源电压 (交流)以及道岔转辙机受电待命期间三相电源(直流)。电流为间接采集，高速采样。电 压采样时采用高阻抗信号采集输入单元，并采集光电隔离措施，不影响原有电源系统的电 压值。如图2所示，为解决瞬态故障的捕捉，参数采集部份采用了如下措施(1)所有电量采样均采用独立通道，每个通道的采样频率均为4K，实现高速同步 采样。(2)所有通道的A/D转换精度为16位，电能计算处理用微处理器采用16位MCU， 实现高精度电量参数的采样与计算。(3)通过算法分析计算，获得有功功率、功率因数、无功功率、视在功率等常用电量 计量数据。(4)电量采样单元与故障诊断分析与管理平台之间，数据采集与分析处理的时间 周期缩短到40ms左右，使故障诊断分析与管理平台能捕捉到瞬间信息数据，获得丰富、全 面的现场运行数据。(5)根据采样的三相电源电压，分析提取电源的相序。2、道岔转辙机运行过程中过程参数分析与提取第一步按照离散采样的原理，先将高速采样到的工作电流、三相电源电压按照两 个周期即40ms (说明三相交流电的工作周期为20ms)的时间间隔进行分析计算，获得工作 电流有效值、三相电源电压有效值。同时，通过算法分析计算，获得有功功率、功率因数、无 功功率、视在功率等常用电量计量数据。上述电流、电压、功率等均为连续的过程参数，在道 岔转辙机每次动作过程中进行连续采样归档，采样归档周期均为40ms。第二步根据采样的三相电源电压，分析提取电源的相序和表示电压。电源相序为
6状态参数，道岔转辙机每动作一次作一次相序识别与相序状态提取；表示电压为连续的过 程参数，在道岔转辙机受电待命期间进行连续采样归档，采样归档的周期根据存贮空间的 限制可适当延长或采用故障点附近记录归档。第三步分析计算扭力数据。为获得信号转辙机的瞬态扭力数据，计算扭力的采样周期和归档周期均为40ms， 这样，可以充分捕捉转辙机在动作期间的瞬间冲击扭力值，获得更全面的扭力数据曲线。扭力计算是结合交流电机的电磁学特性，将扭力的计算与工作电流、工作电压值、 输入功率(或功率因数)、电机绕组电阻、线路电阻、电机空载铁损等因素全面关联起来，进 行系统的考虑，构建扭力计算的精确数学模型。其扭力计算的关系式可描述如下扭力=(K/N)*f(P，Iu,Iv, Iff, Ru, Rv, Rff, Rli, Rl2, Rl3, PFe)——单位为牛其中，参数N、Ru, Rv, Rff, P，Iu, Iv, Iff, Rli，RL2, Rl3, PFe 的具体含义如下(1)固定参数N一一道岔转辙机的额定转速，单位为转/分；(2)修正参数K一一计算系数，与道岔转辙机的型号规格有关，事先通过实验测试确定；Ru, Rv, Rff为道岔转辙机三相绕组的电阻值，用于扭力修正用。单位为欧姆；Rli, Rl2, Rl3,为道岔转辙机三相电源的线路电阻，用于扭力修正用。单位为 欧姆；Ppe一一道岔转辙机电机空载励磁损耗，与道岔转辙机的型号规格有关，事先通过 实验测试确定，用于扭力修正用。单位为瓦特。(3)测量参数P道岔转辙机实际输入有功功率，单位为瓦特；Iu, Iv, Iff为道岔转辙机三相运行电流，单位为安培；(4)计算系数K的确定方法第一步采用高精度的扭力测试仪同步测量，获得道岔转辙机动作期间的扭力数 据；第二步人为模拟道岔转辙机动作的多种工况，收集各种情况下的扭力真实数据 和计算原始数据；第三步将收集到的各种工况下扭力真实数据和计算原始数据进行分类，按扭力 在某个时间段(如is以上)变化范围不超过0. 5%的情况下进行扭力系数反算，获得第一 级扭力系数统计平均值；第四步将第一级换算所得扭力系数作再一次统计平均值计算，使扭力系数再次 逼近实际的理想值。3、道岔转辙机运行状态定义与标识根据右装、左装方式确定在现场测试前伸出的状态，将伸出的状态核定为正相序， 缩入核定为逆相序。相序信号由采集的三相电压信号分析处理获得。道岔转辙机左位、右 位、伸出、缩入状态的定义规则如下* 左位左位=[(正相序)AND (左装)]OR [(逆相序)AND (右装)](用电源相序判断)
或[(U为TRUE) AND (左装)]OR (W为TRUE) AND (右装)](用表示电压判断)* 右位右位=[(正相序)AND (右装)]OR [(逆相序)AND (左装)](用电源相序判断)
或[(W为TRUE) AND (左装)]OR (U为TRUE) AND (右装)](用表示电压判断)* 伸出正相序运行期间(即三相电压不为零)为伸出。当检测到电压为零时，状态指示停止。或右装向右位、左装向左位。-k 缩人逆相序运行期间(即三相电压不为零)为缩入。当检测到电压为零时，状态指示停止。或右装向左位、左装向右位。* 正常当故障报警信号不存在时，标识为正常。4、道岔转辙机故障状态定义与标识*表示回路故障在道岔转辙机受电待命期间，道岔转辙机原控制系统会向表示回路加入2路均为 60V左右的直流电源。通过间接测量加在表示回路中的60V直流电压，对表示回路的状态进 行检测与判断。当表示回路电压太低(如小于50V)时，说明回路中阻抗太大，电压降太大，某些开 关接触不好或接点连接处接触不良。故障提示信息为“动作线路压降太大”。当表示回路电压太高(如大于64V)时，表示电压在内阻上无电压降，回路中出现 了开路情况。故障提示信息为“动作线路开路，四开状态”。*继电器触点故障在道岔转辙机动作期间，当继电器触点发生抖动时，会出现该回路电源瞬间断电 的情况。此时，当次道岔转辙机动作期间所采样数据中会出现三相电流有一相以上为零或 接近零的情况。此时，对捕捉的瞬态故障进行统计分析可预测预报继电器触点的故障发生 概率。当瞬间断电统计次数大于等于N次时，提示“继电器回路故障”，故障提示信息为“瞬 间断电”；当瞬间断电统计次数大于M时，故障提示信息再增加“触点接触不良”。其中M> N, Μ、N的具体数值根据可靠性要求进行确定。*缺相运行F缺相运行=[(Iu OR Iv OR Iff) = 1]AND [(Iu & Iv & Iw) = 0]当Fwagff* TRUE时，判断为第一类缺相运行。故障提示信息为“外部电源缺相”。或(Iu+Iv+Iff)/3 = Iav --------计算三相电流的平均值。F缺相运行=(I (Iu--IavVIavI > β 1)0R(| (Iv-Iav)/IavI > β 1)0R(| (Iff-Iav)/IavI > β 1)当Fwagff* TRUE时，判断为第二类缺相运行。故障提示信息为“内部速动开关 组切换缺相”。
(说明三相电流以本次动作期间所有采样值的平均值作为计算值。系数β1具 体值与道岔转辙机电机的参数有关，由实验测定，并在初始化设置时通过界面对话框输入 系统。)*三相不平衡报警(Iu+Iv+Iw)/3 = Iav --------计算三相电流的平均值。当(I(Iu--IavVIavI > β) OR (I (Iv-Iav)/Iav I > β) OR (I (Iw-Iav)/Iav I > β)为 TRUE时，判断为三相不平衡运行。故障提示信息为“三相不平衡”。(说明三相电流以本次动作期间所有采样值的平均值作为计算值。系数β具体 值与道岔转辙机电机的参数有关，由实验测定，并在初始化设置时通过界面对话框输入系 统。)*功率上限报警当本次动作期间功率的平均值大于等于额定功率的a倍时，判断为输入功率上限 报警。输入功率的具体值由每次采样的电流、电压值通过计算获得。输入功率上限报警系数a—般取1. 1 1. 3，具体值根据现场道岔转辙机正常工作 时输入功率的变化范围在初始化设置通过界面对话框设定。故障提示信息为“输入功率超上限”。*过流报警当本次动作期间各相电流的统计平均值有一路以上大于等于额定电流的b倍时， 判断为过流故障。系数b—般取1. 1 1.3，具体值根据现场道岔转辙机正常工作时输入功率的变化 范围在初始化设置时设定。故障提示信息为“过流”。*扭力报警根据本次动作期间计算获得的所有扭力值，按一定的算法剔除无效值后，将所有 的有效扭力数据取平均值，作为本次动作的扭力报警判断值。当扭力大于等于额定扭力的 c ( 一般取0. 5 0. 7)倍时，发出报警提示。当扭力大于等于额定扭力的d ( 一般取0. 65 0. 9)倍时，判断为扭力报警。系数c、d值根据不同现场道岔转辙机正常工作时的扭力变化范围在初始化设置 时通过界面对话框输入系统。故障提示信息为“机械部份卡住”。*超时报警起始时间指每次道岔动作开始的时刻对应的时间。通过所采集的工作电压 值进行判断。当所采样的电压值由0增大到某个值(如180V)以上时，开始启动实时数据 采样。终止时间一一指每次道岔动作结束的时刻对应的时间。通过所采集的工作电压 值进行判断。当所采样的电压值由220V下降到某个值(如150V)以下时，结束实时数据采样。运行时间一一指每次道岔动作结束的时刻与动作开始的时刻的时间差。动作超时报警定义为道岔实际动作时间大于等于正常动作时间的e倍时报警。系数e与道岔转辙机原有控制系统中所设置的超时动作保护时间有关，通常取正常动作时间 的2倍左右。故障提示信息为“运行超时”。5、其他统计分析处理的数据道岔转辙机在接到伸出(或缩入)指令开始到伸出(或缩入)动作完成的时间段， 在本测量方法中定义为道岔转辙机的动作时间。道岔转辙机故障间接检测时，统计分析处 理的单元时间长度为道岔转辙机的一次动作时间。统计分析的过程参数主要有三相工作电流、零线工作电流、动作期间输入功率、 动作期间扭力。统计分析的内容各过程参数在本次动作时间内的平均值、最大值。表示回路电压在道岔转辙机受电待命期间，还提供表示回路表示电压监测与归 档功能。可实时显示当前表示回路的电压值，并按合适的归档周期对表示电压进行归档或 报警值记录归档。下面的具体应用是将上述道岔转辙机故障检测的原理应用于便携式仪表中的说 明。如图4所示为道岔转辙机故障检测系统的主界面系统图，该故障检测系统提供的 具体功能有·检测的道岔转辙机型号规格为三相交流转辙机S700K等系列。·提供监测与显示的状态信息有道岔转辙机伸出、缩入、左位、右位状态。·提供监测与显示的故障信息有道岔转辙机的扭力上限、缺相运行、动作时间超 时、电流过流、输入功率上限报警、三相不平衡、表示回路故障七种故障信息，报警上限数据 可根据检测的道岔转辙机的具体情况事先设定。·可收集整理的测量数据有每次道岔转辙机动作过程中电机的电流、电压。·能分析计算提取的数据有扭力、动作持续时间、功率、功率因数等参数，并提供 平均值和最大值二种统计分析数据。·可显示检测过程中道岔转辙机每次动作时的扭力变化曲线，每次显示的曲线为 一次完整的动作过程，时间坐标可以纵向伸缩。可显示当前动作的实时曲线和归档的历史 曲线。·提供对每次道岔转辙机的动作特征信息记录自动分组功能，可通过日期、时间和 动作时间从已归档的历史数据库中，调用和查找当次道岔转辙机动作时的所有特征信息， 包括运行状态、故障状态和扭力等过程参数，供事后动作过程回放分析用。归档的内容有 四路电流、有功功率、功率因数六个参数的统计分析数据(含平均值、最大值)；计算扭力的 所有时点值；每次动作的开始时刻与动作持续时间长度。·能实时监测表示电压回路的电压值，在道岔转辙机受电待命期间能实时显示表 示回路的电压值，并提示表示回路是否正常，同时对相关的信息进行归档和历史查询。 提供道岔转辙机不同型号规格、安装现场条件等特性化参数的修正功能，使该仪 表在使用时适应性强，具有通用性，可广泛应用于地铁、大铁等安装有此类道岔转辙机的应 用场合。如提供道岔标识信息识别内容包括线路名、车站名、道岔编号、型号规格、操作人员
10(默认登录用户)的设置。提供系统参数设置包括电机绕组电阻、铁损(或空载电磁功率)、扭力计算系数， 线路电阻。提供计算修正参数设置包括电流额定值、功率额定值、功率因数额定值、正常扭 力范围、过流系数、过载系数、扭力报警系数、扭力故障报警系数、三相不平衡度报警系数、 正常动作时间、超时报警系数。如图5所示为道岔转辙机机械部位被卡住时的实时监测画面，此时，道岔转辙机 运行在缩入、左位状态，提示扭力上限报警、动作超时报警、表示回路故障三种故障报警状 态，扭力曲线与电流、功率的统计数据如图中所示。图6所示为道岔转辙机在电流过流报警 时的实时监测画面，此时，道岔转辙机运行在伸出、右位状态，提示故障报警状态为电流过 流报警，扭力曲线与电流、功率的统计数据如图中所示。综上所述，本发明可实现以下主要功能 实时提取运行状态信息如道岔转辙机的伸出、缩入、左位、右位运行状态。 实时提取故障报警状态信息如道岔转辙机缺相运行报警、三相不平衡、功率上 限报警、扭力上限报警、运行超时、电流过流报警、表示回路故障、继电器触点抖动故障等故 障报警状态，并在故障报警的提示信息框内提供相关的故障提示信息。 实时提取道岔转辙机运行过程参数信息如道岔转辙机动作期间四线电流、输入 功率、扭力等过程参数，以及道岔转辙机受电待命期间表示电压检测等。 实时数据统计分析功能如四线电流、输入功率、扭力等统计平均值和最大值、动 作时间值等数据。 后台数据库处理功能如实时显示、归档或查询每次道岔转辙机动作记录信息、 扭力量化曲线、故障记录报表等。 由于道岔转辙机的正常动作时间为5 6秒，因此，系统需提供高速、准确的过程 数据采集、分析处理和归档功能，以便准确还原道岔转辙机动作的过程细节。与现有技术相比，本发明所述交流道岔转辙机故障检测系统和方法具有以下显著 特点1、瞬间故障捕捉本系统(或方法)前端电量采样的频率高，且各通道独立采样，管理平台能捕捉提 取40ms以内的实时数据变化值，能分析提取断电超过40ms以上的瞬态故障，对触点的抖动 信息进行捕捉，提取瞬间故障特征值。2、故障预警本系统(或方法)采样频率高，且连续运行，可以全面收集故障运行期间数据，现 场维护人员可通过分析系统记录的数据，及早发现故障发生前的一些异常信号，把故障扼 杀在萌芽中，从而达到故障预警。3、间接诊断，不影响原有系统的运行本系统(或方法)主要定位对交流道岔转辙机综合故障进行间接检测诊断，完全 与原有系统隔离，只在线监测道岔转辙机的运行情况，通过建立道岔转辙机故障检测的综 合数学模型，连续动态监测道岔转辙机的运行情况，并给出综合故障诊断信息。4、在线连续监测
本系统(或方法)安装后可24小时不间断连续运行，在线实时监测道岔转辙机的 运行状况，对地铁运行的设备不会造成影响。同时还可对道岔转辙机的运行状态、电气参数 等进行记录归档。5、适应性好本系统(或方法)可适应不同安装地点转辙机在线路电阻和工作扭力的差异性， 通过自动修正进行准确的故障预警与报警提示。6、兼容性强本系统(或方法)可适应所有的交流信号道岔转辙机。使用时，针对不同型号的 转辙机只需调整少许与转辙机型号有关的特征参数即可。7、提取信息量丰富、全面。本系统(或方法)既可连续提取扭力、动作时间、工作电流、工作电压、表示电压等 过程数据，还可标识分辨伸出、缩入、左位、右位等运行状态和缺相运行、电流过流、输入功 率超载、扭力故障报警、动作时间超时、三相不平衡、表示回路故障、继电器回路故障和触点 故障等故障报警信息，对道岔转辙机运行时的各种信息提供非常全面。8、安装简单、安装方式灵活只需在室内安装，无需额外铺设电缆，易于安装。可以采用便携式方式随时拿到需要诊断的地方进行监测，也可以固定安装在某些 关键的道岔转辙机处，进行连续在线监测，安装方式灵活。9、操作使用方便采用图形界面操作，软件界面友好，直观，操作方便。电气参数和扭力值使用图形 显示，相关的工作电流、扭力、输入功率、运行时间等提供统计分析数据，对道岔转辙机的运 行情况一目了然。10、收集信息可长期归档查询11、与目前市面上的检测系统(或装置)相比，本系统监测提取的过程参数多，状 态参数与故障诊断信息更丰富、全面，并能对转辙机速动开关组的瞬态故障进行识别。具体 比较参见下表 本系统(或方法)对原道岔转辙机系统的运行没有任何影响，能胜任对交流信号 道岔转辙机的在线实时和连续监测。能够有效分析提取道岔动作期间的伸出、缩入、左位、 右位状态和扭力曲线、工作电流、运行时间等过程参数，并能根据对提取参数的分析，自动 识别出瞬间回路开路故障、统计继电器触点抖动频次、扭力上限报警、电流过流报警、缺相 运行报警、功率上限报警、超时报警、三相不平衡报警、表示回路故障等故障信息，并在检修 提示信息栏内对故障信息进行简单原因提示，供运行维护人员参考。该故障检测系统和方法可适应不同型号的交流信号道岔转辙机在线实时监测，可 支持多种交流道岔转辙机的在线检测与综合故障分析。可广泛应用于便携式故障诊断仪、 联网在线检测系统等场合。亦可广泛应用在地铁、大铁中对交流信号道岔转辙机的在线实 时监测。
权利要求
一种交流道岔转辙机故障检测系统，其特征在于，包括电流采样装置、电压采样装置、故障分析模块，所述电流采样装置和电压采样装置的输入端分别与道岔转辙机设备机房的待测线路连接，其输出端与故障分析模块连接；所述故障分析模块分为道岔动作期间状态监测模块和道岔受电期间状态监测模块，用于检测道岔转辙机的运行状态、过程参数和故障信息，并通过状态显示界面输出上述运行状态、过程参数和故障信息。
2.根据权利要求1所述的交流道岔转辙机故障检测系统，其特征在于，所述电流采样 装置通过互感器与道岔转辙机设备机房的待测线路连接，用于采集道岔转撤机的电流参 数。
3.根据权利要求1所述的交流道岔转辙机故障检测系统，其特征在于，所述电压采样 装置通过光电隔离器与道岔转辙机设备机房的待测线路连接，用于采集道岔转撤机的电压 参数。
4.根据权利要求1所述的交流道岔转辙机故障检测系统，其特征在于，所述故障分析 模块通过数据库与监测操作管理平台连接，用于保存运行状态、过程参数和故障信息，供监 测操作管理平台调用和处理。
5.一种交流道岔转辙机故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤(1)采集并实时处理三相电源电压，提取三相电源电压变化的特征作为道岔转辙机动 作状态和受电待命状态的全局标识；(2)采集道岔转辙机动作期间的四线工作电流、三相电源电压、三相功率、功率因数，分 析提取扭力数据和当前电源相序状态，并实时写入数据库中供后台进行数据处理使用；(3)采集道岔转辙机受电待命期间的表示三相电压，分析提取表示回路的表示电压值 和表示回路的状态，实时刷新并按一定的周期写入数据库中作为道岔转辙机待命期间的原 始数据，供事后分析处理使用；(4)对道岔转辙机在步骤(2)和步骤(3)中所采集数据进行综合分析与应用功能处理， 并显示道岔转辙机的运行状态、过程参数和故障信息。
6.根据权利要求5所述的交流道岔转辙机故障检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中 当三相电源电压由无到有大于一定数值时，立即退出道岔转辙机受电待命期间的原始数据 采集状态，进入道岔转辙机动作期间的原始数据采集状态；当三相电源电压由有到无小于 一定数值时，退出道岔转辙机动作期间的原始数据采集状态，进入道岔转辙机受电待命期 间的原始数据采集状态。
7.根据权利要求5所述的交流道岔转辙机故障检测方法，其特征在于，所述步骤(2)在 整个道岔转辙机动作期间，该数据采集过程不允许中断。
8.根据权利要求5所述的交流道岔转辙机故障检测方法，其特征在于，所述步骤(3)的 数据采集过程允许中断。
9.根据权利要求5所述的交流道岔转辙机故障检测方法，其特征在于，所述步骤(4)的 综合分析与应用功能处理包括但不限于道岔转辙机当前动作特征信息实时显示、道岔转 辙机以前各次动作特征信息历史查询、道岔转辙机待命期间表示电压实时显示及特征信息 查询、道岔转辙机故障记录查询。
全文摘要
本发明公开了一种交流道岔转辙机故障检测系统及方法，包括电流采样装置、电压采样装置、故障分析模块，所述电流采样装置和电压采样装置的输入端分别与道岔转辙机设备机房的待测线路连接，其输出端与故障分析模块连接；所述故障分析模块分为道岔动作期间状态监测模块和道岔受电期间状态监测模块，用于检测道岔转辙机的运行状态、过程参数和故障信息，并通过状态显示界面输出上述运行状态、过程参数和故障信息。本发明从道岔转辙机的故障检测出发，提出了一种实用的道岔转辙机故障检测系统和方法，为道岔转辙机的实时监控提供了有效的技术手段，同时为道岔转辙机的安全运行提供保障。
文档编号G01R31/00GK101893667SQ20101019006
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月26日 优先权日2010年5月26日
发明者丁建隆, 凌松涛, 刘光武, 姚永深, 庞绍煌, 李宏辉, 钱静, 陈永康, 陈迪泉 申请人:广州市地下铁道总公司;广州复旦奥特科技股份有限公司