潘長清 李 娜

由于鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng) （CSM）中沒有針對移頻軌道電路室外信號設備的電特性監(jiān)測，當移頻軌道電路軌旁設備發(fā)生故障時，信號維護人員只有到達現(xiàn)場才能測量判斷具體的設備故障情況，無法預先故障定位，有針對性地做好故障設備的更換準備，造成移頻軌道電路故障處理的時間較長，一定程度上影響了鐵路運輸效率。

基于高速電力載波通信的移頻軌道電路室外設備監(jiān)測方案，作為鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)的補充，實現(xiàn)對移頻軌道電路室外軌旁設備的在線監(jiān)測，能夠為移頻軌道電路設備的狀態(tài)修提供詳細、必要和準確的測試數(shù)據(jù)，是實現(xiàn)預防室外設備故障發(fā)生、實現(xiàn)故障點快速定位、縮短故障延時、提高電務人員勞動生產(chǎn)率的重要手段。

1 移頻軌道電路室外采集方案

根據(jù)移頻軌道電路室外設備的電氣特性，通過對調(diào)諧單元、匹配單元的電纜側電壓、電纜側電流、軌面電壓、鋼包銅引接線電流、低頻頻率、載頻頻率以及頻偏等電參數(shù)，進行實時在線監(jiān)測并分析，就可充分掌握該設備的運行狀態(tài)。采樣點及采樣方式的確定如下。

從圖1所示調(diào)諧匹配單元結構中分析可知，電纜側電壓值的采樣點可以選取調(diào)諧匹配單元的E1E2端子；軌面電壓值的采樣點可以選定U1U2銅板端子；二者均可采用高輸入阻抗的隔離電壓變送器，將監(jiān)測設備和被測設備進行可靠的電氣隔離，并且在隔離電壓變送器的初級端安裝快斷式熔斷器，以保證監(jiān)測設備自身故障時不會影響被監(jiān)測設備的正常工作，符合故障－安全原則。根據(jù)被測設備工作電壓的波動范圍，確定電纜側電壓測量量程為0～200V、測量精度為±1%；軌面電壓測量量程為0～4V、測量精度為±1%。

圖1 調(diào)諧匹配單元結構圖

將開啟式電流互感器安裝在待采集電流的電纜上，由于開啟式電流互感器與被監(jiān)測設備沒有電氣連接，所以不會對被測設備的正常工作造成影響。根據(jù)被測設備工作電流的波動范圍，確定電纜側電流測量量程為0～1A、測量精度為±2%；鋼包銅線電流測量量程為0～10A、測量精度為±2%。

由于移頻軌道電路是利用頻移鍵控的技術進行編碼 （即FSK編碼）的一種軌道電路，所以無法用采集到的時域波形來進行分析。根據(jù)FSK信號的帶通特性，可采用欠采樣技術對信號進行采樣，這樣不僅保證監(jiān)測的實時性，并且保證在不增加采用點數(shù)的情況下，提高FSK信號的分辨率。

2 通信傳輸方案

移頻軌道電路室外設備的分布特點是沿著鐵軌的線條狀結構，拓撲結構相對簡單，但距離非常長，最長可達15km。鑒于這種特點，采用高速電力載波技術將移頻軌道電路的一對備用芯線，既當作系統(tǒng)的供電線路，又作為載波通信的傳輸介質(zhì)，如圖2所示。

采用這種方式無需重新敷設電纜，降低了造價，并且最大限度降低了備用芯線的使用。選用的高速電力載波模塊具有自動組網(wǎng)、自動中繼的功能，在系統(tǒng)單個節(jié)點故障的情況下，可通過路由表重建后續(xù)節(jié)點跨過故障節(jié)點，將數(shù)據(jù)傳回室內(nèi)，達到網(wǎng)絡自恢復的效果。

高速電力載波通信模塊性能指標如下：

工作電壓范圍：AC 85～240V

點對點傳輸速率：200Mb／s

點對點傳輸距離：不小于2km

中繼級數(shù)：16級

圖2 區(qū)間移頻軌道電路室外構成

3 方案特點

1．利用帶有中繼功能的高速電力載波通信技術，減少對現(xiàn)場備用芯線的使用量，降低造價便于推廣。

2．移頻軌道電路室外監(jiān)測方案實現(xiàn)了對調(diào)諧匹配單元鋼包銅線的電流逐根進行實時采集，目的是檢測鋼包銅線安裝的可靠性，及時發(fā)現(xiàn)鋼包銅線接觸不良甚至斷線等故障 。

3．對軌面電壓值進行實時采集。

4．監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)過分析后，可以提供準確的預警信息和報警信息。

5．可以和信號集中監(jiān)測系統(tǒng)實行無縫連接，共用監(jiān)測的網(wǎng)絡通道，從而達到了節(jié)約資源的目的。

6．為狀態(tài)修提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，對故障點能進行較為準確的定位。

4 結論

該方案將監(jiān)測設備的電源線與數(shù)據(jù)通信線合二為一，只需占用移頻軌道電路的一對備用芯線，在不重新敷設電纜的前提下，做到了占用資源最少，有效地降低了造價，提高了推廣可行性；電力載波的通信速率高達200Mb／s，并且可以自動組網(wǎng)，相較于其他通信方式有較大的優(yōu)勢。所以，基于高速電力載波通信的移頻軌道電路室外設備監(jiān)測方案，安全性高、工程造價低、系統(tǒng)功能多、實用性強，便于在鐵路領域推廣。

［1］ 中華人民共和國鐵道部．鐵運［2008］142號．鐵路信號維護規(guī)則技術條件（修訂版）［S］．2008．

［2］ 中華人民共和國鐵道部．運基信號［2010］709號．鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)技術條件［S］．2010．