浅析高铁异物侵限监测系统故障及处理

浅析高铁异物侵限监测系统故障及处理

王德美

中铁二十五局集团电务工程有限公司广东广州510010

摘要：高铁异物侵限监测系统功能是为铁路调度提供异物侵限信息或轨道电路红光带，减少自然灾害、各种人为突发事件、施工、维修及设备故障等对铁路高速行车的危害，异物侵限系统作为异物侵限预警指挥列调与列控，列车运行中发生故障时紧急处理极为重要。发生故障时及时预判故障点并有效处理故障使监控功能恢复正常，使高速列车运行安全、高效。本文根据对海南环岛高铁东段自然灾害及异物侵限监测系统维护时发生的故障案例及故障处理，分析异物侵限监控系统结构及组成，主要系统设备故障类型、预判及处理。

关键词：异物侵限轨道电路故障处理

一、高铁异物侵限监测系统简介

（一）异物侵限监测系统概述

铁路异物侵限监测系统现场采集设备（感应电网）、基站监控单元、数据处理中心、应用层调度设备、各监控终端组成。

异物侵限监测系统现场监测采集设备负责监测铁路线上异物侵限信息或者轨道电路红光带，把现场采集到的数据状态通过信号电缆传输网络与沿线现场监测单元设备相连形成多个监测异物子系统，各子系统分别与沿线相近的信号中继站列控联接，并通过通信数据网输送到系统数据处理中心进行实时数据存储、分析、转发到应用层调度设备监控终端，构成整个铁路线异物监测系统。为列控系统、CTC系统、运调系统提供第一手线上异物监测信息，通过控制列控电路、计算机终端数据分析存储和调用等方法达到异物侵限预报警，调度及时行车调度目的。如图1所示。

（二）异物侵限监测子系统组成

异物侵限监测子系统现场监测设备安装在公铁并行及公跨铁桥，以公跨铁为例，由感应电网片无缝连接组的现场监测设备安装在公跨铁两侧靠桥上防撞墙外侧，每侧现场监测设备连接后覆盖线路，公跨铁桥两侧防撞墙上安装防抛网防护。公跨铁桥每侧感应电网间由微型接头连接组成现场监测设备后分别接

图1

入每侧的近、远端盒中，近、远端盒由回流电缆连接形成回路；轨旁控制箱安装在近端盒侧，由引上电缆连接两侧近端盒；具有测试、检测感应电网状态、现场恢复等功能。基站监控单元作为现场监测数据采集处理功能，由信号电缆连接与轨旁控制箱连接，给现场监测设备提供工作电源及处理数据，通过数据网络把数据传输到数据处理中心；且连接异物桥的基站，监控单元由信号电缆连接列控，列控回采信息不一致或者回采中断时，把采集到的信息反馈到运调系统。如图2。

图2

二、异物侵限监测系统故障分析

（一）异物侵限监测系统故障级别及原因

现场监测设备上、下行电网1、2的4个回路分别连接近、远端盒，回流线、引上电缆至轨旁控制箱内经过整流、防雷保护接入线端子。如同一行别的电网1或者电网2回路中断，则发生二级异物侵限故障；如同一行别的电网1及电网2回路同时中断，则发生一级异物侵限故障；如上、下行电网1或上、下行电网2回路同时中断，则发生二级异物侵限故障；如上行电网1及下行电网2或上行电网2及下行电网1回路同时中断则发生一级异物侵限故障；如电网1或者2电源供电中断则发生二级异物侵限报警，如同时中断则发生一级异物侵限故障；如图3所示为上行电网1、2。

图3

基站设备内与异物侵限监测系统相关的有继电器组合、异物侵限继电器电源组合、变压器、保险、动态驱动器、接线排等，除接线排外，其他设备分上、下行，以上设备单套故障则发生二级异物侵限故障，双套设备故障则发生一级异物侵限故障；连接基站及轨旁控制箱接线端口接线的异物电缆4芯为异物桥电网1、2供电回路及监控单元采集线，其余7芯为点灯控制线，如电网1或2回路中断1芯则发生二级异物侵限故障，如2回路中断则一级异物侵限故障；连接基站及列控接线端口接线的异物电缆4芯为异物列控上、下行供电回路及列控回采线（除一基站接两座异物桥且同一轨道电路及同一座异物桥列控上、下行分别接到两个基站），其余3芯2芯为上、下行继电器接线、1芯为回采线，如列控上或下行回路中断1芯则发生上或下行列控回采不一致故障，如列控上、下行回路全部中断则发生上、下行列控回采不一致轨道电路红光带故障。

（二）自然灾害、人为等突发因素

1.台风等恶劣天气造成防抛网或异物砸到感应电网、造成电网损伤或损坏

2.公跨铁桥上路外行车造成事故使得车直接掉上电网或者造成防撞墙、防抛网砸到电网

3.人为往电网上丢弃异物

4.在公跨桥上施工或者维修时不慎失手将工具器或者材料砸到电网及维护设备时踩伤电网

（三）设备故障

1.轨旁箱至桥上设备故障

轨旁箱内设备故障分线路及整流器；两个供电网1、2电源回路及上、下行的电网1、2的4个回路，故障级别参考上、下行电网1、2的4个回路；一般是箱内回路断线、损线或者箱内线端脱落及解除不良造成；整流器有上、下行电网1、2各两个回路极性保护二极管，有可能二极管烧坏。

2.引上电缆故障

引上电缆在用8芯分别连接感应电网上的两个近端盒形成4个回路，其中1芯以上中断或者接触不良都会发生故障。

3.电网或微型接头老化

现场监测设备经过日晒雨淋、热胀冷缩，且公跨铁桥上车辆行驶产生震动，电网片整体老化愈来愈严重，微型接头因密闭性能老化或者接续时工艺不佳有个别接头也会老化，回流线与成端盒内接线柱间端子接触不良都会发生故障。

4.信号电缆故障

不管异物电缆还是列控电缆，个别电缆中间有接续，接头因老化或者渗水会造成接头短路、短路，芯线线间、对地绝缘不良等故障。

5.基站设备故障

基站设备内与异物侵限监测系统相关的有继电器组合、异物侵限继电器电源组合、变压器、保险、动态驱动器、接线排、端子卡扣等，电子设备或因电源不稳、电源切换、防雷等造成设备烧坏，或者接线排卡扣不紧、接触不良、设备间接线中断等造成故障。

三、异物侵限监测系统故障处理

（一）自然灾害、人为等故障处理

由自然灾害、人为等造成的故障，故障点比较明显，一般是感应电网外观可判断出来，处理起来比较简单，把损伤电网更换重新接续后便可恢复；若受损面积较大且在条件允许下可用2芯电缆代替损伤电网快速临时接通恢复。若电网外观无明显伤痕，则按未知电网故障进行处理，对电网进行排查故障。

（二）设备故障处理

设备故障处理根据监控终端显示故障信息，如异物侵限报警，则从基站至现场监测设备间都有可能；如列控回采不一致或轨道电路红光带，则排查基站至列控间设备。

1.异物侵限故障处理

整个异物侵限监测系统设备故障率较高为现场监测设备，电缆及基站内设备相对稳定，所以当监控终端发生异物侵限报警时，首先排查电网状态。

排查步骤先在报警异物桥轨旁箱内用万用表进行测试，测试电网4个回路电阻值是否正常，如发生二级异物侵限报警，故障出在轨旁箱往桥上则测试出电阻值有1到2组为断路状态；如发生一级异物侵限报警，则测试出电阻值有2组以上为断路状态。在确定线端牢固、整流器正常情况下如测试电网4个回路电阻值都处正常状态，则判断故障点发生在轨旁至基站间设备上，然后需要基站维修人员与轨旁箱用万用表测试异物电缆是否有中断现象，如发生二级异物侵限报警，故障出在异物电缆上则检测出电缆有1到2芯为断路状态；如发生一级异物侵限报警，则测试出电阻值有2芯以上为断路状态。如电缆测试正常则故障点发生在基站内设备，进而逐一排查继电器组合、异物侵限继电器电源组合、变压器、保险、动态驱动器、接线排、端子卡扣等，因设备状态及性能，首先排查电源组合及保险，在排查其余设备。

故障处理

1）故障点在轨旁箱至感应电网上，检查整流器是否正常，如有损坏更换后复测电阻值，复测结果正常则故障处理完毕，如更换后故障未恢复则维修人员需到感应电网上排查感应电网、引上电缆、回流线、成端子。根据故障信息中行别进行排查，首先排查电网，打开同侧近、远端盒，一端把电网2芯接线端子连接使同侧电网1、2形成回路，另一端用万用表检测回路是否断路，如无断路则表明电网正常否则电网存在故障。电网故障存在两种情况：微型接头故障和电网内部故障。确认电网异常后成端盒检测端电网2芯接线端子连接形成整网闭路，在电网中间的微型接头剪断进行两边环阻测试，选接头时注意：选接头预留线比较长的、观察接头外形包封情况不好的、比较靠近电网中间的来剪断有利修复与排查。修复人员通过测试环阻逐一排查，找出故障点后或更换接头或更换电网片。

电网1、2环租正常情况向，排查成端盒内端子、成端盒间回流线、引上电缆，回流线及引上电缆有备用芯线，如有断线则检测备用芯线后更换恢复。

故障出在异物电缆上，万用表测出断线后，用电缆故障测试仪测出大概位置，找出故障点；如备用芯足够则更换备用芯先恢复，如备用芯不足且需快速接通则剪断故障点后用电缆速接器临时接续，后续进行整治，更换电缆或者更换电缆接头。电缆故障处理难度大、需要维修人员多、工具器齐全、材料足够，且维修时间长，所以维护时需监测异物电缆状态及确保备用芯性能良好；如施工造成，施工方会有应急预案保证施工安全。

故障点发生在基站内设备，根据报警信息，在故障行别上首先排查电源组合及保险，一般情况下保险及变压器故障率稍高于其他设备，其次是继电器、机柜内部连接线，最后是动态驱动器、接线排、端子卡扣等，机柜内设备都有备件更换。监控单元传输故障不会造成异物侵限故障，只是产生监控失效。

2.列控故障处理

当故障类型是列控回采不一致或者轨道电路红光带时，主要故障出现在列控电缆上，其次是基站仲裁继电器及列控回采继电器，列控电缆故障处理参照异物电缆故障处理流程，继电器组合故障时查出故障继电器更换即可，需基站与列控维修人员配合完成。

四、结束语

异物侵限监测系统是高铁自然灾害及异物侵限监测系统子系统，是保证高速列车行驶安全的重要监测系统。其功能对行车安全尤为重要，实时监控系统状态是否正常运行需提前分析、预判系统故障可能、原因从而做好应急预案；通过分析异物侵限监测系统故障原因、处理故障步骤、流程，加快故障处理能力及应急防护措施具有重要意义。

参考文献

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李俊娥．高速铁路通信信号设备维护[M].中国铁道出版社（第一版），2010(2).