一种基于吸上线数据的故障分析方法及系统与流程

1.本发明属于轨道交通领域，特别涉及一种基于吸上线数据的故障分析方法及系统。

背景技术：

2.吸上线是电气化铁路重要的供电回流通道。吸上线通畅，是保证轨道电路不受供电谐波干扰、避免设备烧损的重要保障。在列车通过时，吸上线才会有电流通过。而现行的铁路管理规定，在正常的列车运营时间段内禁止人员进入。目前在普速线路，因列车运行速度低，有条件的准许维护人员使用仪表进行测试，但存在重大的安全风险。高速铁路目前还没有合适的测试手段进行测试。
3.再者，现有的轨道电路诊断系统，是根据轨道电路自身的电性参数进行轨道电路诊断，不能发现因吸上线故障会影响轨道电路设备运行的外在原因。
4.因此，目前还没有合适的测试手段判断吸上线故障及其影响。

技术实现要素：

5.为解决上述问题之一，本发明利用无线传输技术及非接触传感器，对吸上线电流数据进行采集，并通过无线传输技术通过云服务器将数据传输至诊断主机，由诊断主机对数据进行分析并结合体轨道电路数据进行分析对吸上线是否通畅进行判断。同时，系统可实时显示、存储吸上线数据，方便调阅和查询。
6.本发明提供一种基于吸上线数据的故障分析方法，包括：
7.获取表征吸上线的电性参数的吸上线数据；
8.获取表征吸上线相应的轨道电路的电性参数的轨道电路数据；
9.根据吸上线数据和轨道电路数据进行设备故障判断。
10.进一步地，所述进行设备故障判断包括：
11.根据吸上线数据和轨道电路数据判断吸上线和/或轨道电路系统的故障情况。
12.进一步地，所述吸上线和所述轨道电路区段具有处于同一车站或供电区间的对应关系；
13.通过吸上线配置表存储所述对应关系。
14.进一步地，通过吸上线配置表存储吸上线采集装置编号和吸上线采集装置的安装位置信息；
15.吸上线配置表中还存储与吸上线对应的轨道电路信息，包括轨道电路的区段标识；
16.其中，吸上线采集装置的安装位置信息通过轨道电路的区段标识确定。
17.进一步地，根据吸上线配置表中获取的吸上线采集装置与轨道电路区段的距离关系，记录列车经过轨道电路的各区段时吸上线的电流情况，利用指数平滑法，以每个区段为最小记录单元，记录历史数据，包括吸上线数据和相应的轨道电路数据；
18.根据历史数据，建立数据模型，和/或生成以时间轴为参考的电性参数曲线。
19.进一步地，基于数据模型，根据获取的吸上线数据判断是否出现吸上线故障，包括：
20.判断每个区段对应的吸上线电流是否超过相应的数据模型中的阈值；和/或
21.判断列车经过区段过程中吸上线电流的变化趋势是否正确。
22.进一步地，所述轨道电路数据包括轨出电压、轨入电压、功出电压、功出电流和区段状态；
23.所述吸上线数据包括吸上线电流。
24.进一步地，将吸上线数据和轨道电路数据匹配到同一时间轴；
25.根据同一时刻的吸上线数据和轨道电路数据进行故障判断。
26.进一步地，按照同一时间轴同时显示吸上线数据和轨道电路数据的电性参数曲线，提供通过点阅方式，查看时间轴上的某一时刻的吸上线数据和轨道电路数据的用户接口。
27.进一步地，针对不同的列车运行场景，获取列车经过车站的吸上线数据变化信息；
28.根据吸上线数据变化信息，结合相应的轨道电路数据，建立数据模型，所述数据模型用于判断后续的吸上线数据和/或轨道电路数据的变化是否正常。
29.进一步地，确定不同的列车运行场景，包括：
30.根据轨道电路数据，获取列车的行车方向和供电区间的列车数量；
31.根据列车的行车方向和供电区间的列车数量确定不同的列车运行场景。
32.进一步地，获取列车经过车站或供电区间时的吸上线数据和轨道电路数据；
33.将获取的吸上线数据和轨道电路数据与数据模型进行对比，当吸上线数据和/或轨道电路数据与数据模型中存储的列车运行场景下的相应数据变化趋势不一致时，认为发生故障。
34.进一步地，发生故障时，若轨道电路数据与数据模型的列车运行场景一致，则判断为吸上线故障。
35.进一步地，当轨道电路出现异常报警时，结合吸上线数据确定故障原因。
36.进一步地，根据不同区段的轨道电路数据确定列车经过并出清轨道后，对于同一时刻，当轨道电路数据的功出电压稳定输出无异常变化，轨入电压、轨出电压由正常值变为0，且吸上线数据中的电流值为0，则初步判断为：吸上线故障导致轨道电路的室外设备无法正常工作。
37.本发明还提供一种基于吸上线数据的故障分析系统，包括：
38.吸上线采集装置，用于获取表征吸上线的电性参数的吸上线数据；
39.诊断主机，用于获取表征吸上线相应的轨道电路的电性参数的轨道电路数据；
40.诊断主机还用于根据吸上线数据和轨道电路数据进行设备故障判断。
41.进一步地，所述诊断主机根据吸上线数据和轨道电路数据判断吸上线和/或轨道电路系统的故障情况。
42.进一步地，系统还包括：
43.dtu网关和云服务器，吸上线采集装置采集的吸上线数据通过云服务器和dtu网关上传到诊断主机；
44.所述dtu网关设置在云服务器与诊断主机之间，用于实现云服务器和诊断主机之间的协议转换及安全隔离；
45.所述云服务器用于存储从吸上线采集装置的无线传输模块接收的吸上线数据。
46.进一步地，对获取到的吸上线数据进行处理和分析，并结合轨道电路数据完成智能分析，判断吸上线和/或轨道电路是否发生故障。
47.进一步地，诊断主机提供用户接口，能够将轨道电路数据和吸上线数据按照相同的时间轴综合显示到同一界面，并支持查询操作。
48.进一步地，所述诊断主机还用于获取存储吸上线和所述轨道电路区段对应关系的吸上线配置表；
49.根据吸上线配置表中获取的吸上线采集装置与轨道电路区段的距离关系，记录列车经过轨道电路的各区段时吸上线的电流情况，利用指数平滑法，以每个区段为最小记录单元，生成能够匹配到时间轴上的电性参数曲线。
50.进一步地，针对不同的列车运行场景，获取列车经过车站的吸上线数据变化信息；
51.根据吸上线数据变化信息，结合相应的轨道电路数据，建立数据模型，所述数据模型用于判断后续的吸上线数据和/或轨道电路数据的变化是否正常。
52.本发明的吸上线数据的故障分析方法及系统，基于轨道电路和吸上线的固定位置关系，利用轨道线路数据实现吸上线故障实时准确监测。
53.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
54.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
55.图1示出了根据本发明实施例的一种基于吸上线数据的故障分析系统结构示意图；
56.图2示出了根据本发明实施例的吸上线数据和轨道电路数据的电性参数曲线图。
具体实施方式
57.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.本发明实施例提供一种基于吸上线数据的故障分析方法，包括：
59.获取表征吸上线的电性参数的吸上线数据；
60.获取表征吸上线相应的轨道电路的电性参数的轨道电路数据；
61.根据吸上线数据和轨道电路数据进行设备故障判断。
62.其中，吸上线和轨道电路的对应关系是指空间上具有关联关系，吸上线和轨道电路位于同一个车站或供电区间。
63.进一步地，进行设备故障判断包括：根据吸上线数据和轨道电路数据判断吸上线和/或轨道电路系统的故障情况。
64.轨道电路系统包括轨道电路系统包括发送、传输和接收轨道电路信号的设备，如室外的调谐匹配单元等。
65.不失一般性地，本发明实施例的一种基于吸上线数据的故障分析方法，可以通过一种基于吸上线数据的故障分析系统实现，但不限于本发明实施例的系统。
66.如图1所示，本发明实施例的基于吸上线数据的故障分析系统主要包括吸上线采集装置和诊断主机。吸上线采集装置用于采集吸上线的电性参数作为吸上线数据上传到诊断主机，诊断主机获取吸上线数据和相应的轨道电路数据，根据这两种数据判断吸上线的故障情况。
67.进一步地，还包括dtu(data transfer unit，数据传输单元)网关和云服务器，吸上线采集装置采集的吸上线数据通过云服务器和dtu网关上传到诊断主机。
68.下面对基于吸上线数据的故障分析系统的各个模块做详细说明。
69.吸上线采集装置：由数据采集模块和无线传输模块构成。数据采集模块利用非接触传感器采集吸上线电流。无线传输模块将吸上线采集装置采集的吸上线数据通过无线传输方式上传云服务器，或通过云服务器接收来自诊断主机的指令并下发到数据采集模块。吸上线采集装置具有唯一编号，用于区分不同位置的吸上线采集装置。在同一个供电区间或车站，存在多条吸上线，需安装多个吸上线采集装置。
70.云服务器：用于存储从吸上线采集装置的无线传输模块接收的吸上线数据，将吸上线数据按照吸上线采集装置编号和时间戳存储。云服务器还用于将诊断主机的指令(如采集指令)转发到吸上线采集装置。云服务器的无线通信过程采用提供公网或gsm-r(global system for mobilecommunications
–
railway，铁路数字移动通信系统)网络。
71.dtu网关：设置在云服务器与诊断主机之间，用于实现云服务器和诊断主机之间的协议转换及安全隔离。
72.诊断主机：对获取到的吸上线数据进行处理和分析，并结合轨道电路数据完成智能分析，判断吸上线和/或轨道电路是否发生故障。诊断主机提供用户接口，如人机界面和/或数据获取接口。诊断主机实时跟踪吸上线电流情况，并进行吸上线数据存储，以便提供给用户历史数据。诊断主机能够将轨道电路数据，如轨出电压、轨入电压、区段状态、功出电压、功出电流等和吸上线数据(吸上线电流等)综合显示到同一界面，利用时间轴，用户能够点击查看同一时间点内的轨道区段信息和吸上线数据信息，从而方便在轨道电路或吸上线出现故障时进行数据查阅和故障分析。诊断主机还能够在吸上线故障或轨道电路故障时进行报警。
73.本发明实施例的诊断主机还能够获取轨道电路诊断系统的诊断数据。轨道电路诊断系统是指基于轨道电路数据进行轨道电路状态诊断的系统，即现有的不使用吸上线数据而依据轨道电路数据进行诊断的系统。一种情况下，诊断主机通过连接轨道电路诊断系统，获取其诊断数据。另一情况下，可以将轨道电路诊断系统的功能整合到诊断主机中，在诊断主机中实现基于轨道电路数据的诊断，并实现结合轨道电路数据和吸上线数据的诊断。
74.如图2所示，通过在诊断主机的查询界面上，按照同一时间轴同时显示吸上线数据和轨道电路数据的电性参数曲线，通过点阅方式，能够查看时间轴上的某一时刻的吸上线数据，如牵引回流的电流值，和轨道电路数据，如轨入电压和轨出电压。但不限于点阅(通过用户接口，即界面，点击查询)方式，匹配到同一时间轴的吸上线数据和轨道电路数据能够通过程序直接查询获取，并用于智能分析。
75.下面对基于吸上线数据的故障分析系统实现故障分析的过程(方法)进行说明。
76.设置吸上线配置表，吸上线配置表存储吸上线采集装置编号和吸上线采集装置的安装位置信息。吸上线配置表中还存储与吸上线对应(作用区域相关)的轨道电路信息，包括轨道电路的区段标识。其中，吸上线采集装置的安装位置信息通过轨道电路的区段标识确定。吸上线配置表存储在云服务器或诊断主机上，能够被诊断主机获取后用于故障分析。
77.示例性地，吸上线配置表如下所示：
78.吸上线配置表
[0079][0080]
吸上线配置表能够反映吸上线采集装置与轨道电路区段的对应关系。
[0081]
诊断主机按吸上线配置表，通过唯一编号获取吸上线的安装位置以及吸上线安装位置与轨道电路各区段的距离。从而能够判断轨道电路的各个区段与吸上线采集装置的距离关系，即区段离吸上线采集装置的远近。如上表所示，吸上采集装置位于0488bg的位置，由此可获得其它区段与吸上线采集装置的距离关系。根据距离关系能够更准确地分析吸上线数据的变化趋势。一般情况是列车距离吸上线越近，吸上线电流值越大。轨道电路数据能够反映列车对区段的占用状态。
[0082]
具体地，根据吸上线配置表中获取的吸上线采集装置与轨道电路区段的距离关系，可记录列车经过轨道电路的各区段时吸上线的电流情况，即可实现每个区段记录1个列车经过时的吸上线电流值。利用指数平滑法，以每个区段为最小记录单元，记录历史数据，包括吸上线数据和相应的轨道电路数据，建立数据模型。并能生成以时间轴为参考的电性参数曲线，包括吸上线数据的电性参数曲线和轨道电路数据的电性参数曲线。基于数据模型，根据获取的吸上线数据能够判断是否出现吸上线故障。判断方式包括：
[0083]
(1)判断每个区段对应的吸上线电流是否超过相应的数据模型中的阈值。具体地，列车经过供电区间时，记录每次的电流值，根据上述指数平滑法确定一个电流值的经验值，在该经验值的基础上增加一定余量，形成阈值，作为后续判断的依据。当列车再次以相同场景运行经过供电区间时，采集吸上线电流值，与数据模型中相应的阈值比较，判断是否出现异常。
[0084]
(2)判断列车经过区段过程中吸上线电流的变化趋势是否正确。列车经过各个区段的电流变化趋势应当符合根据距离关系变化的趋势，即列车运行到距离吸上线安装位置的轨道区段时电流最大，远离该轨道区段的吸上线电流减小。本发明实施例通过吸上线和轨道电路两种具有固定位置关系的设备的数据能够准确判断吸上线数据的正确性，且不需
要额外的视频采集列车位置等手段，直接利用当前的轨道电路数据。
[0085]
本发明实施例的曲线可以以数据形式存储，不限于必须显示为界面上的曲线。
[0086]
如吸上线配置表所示，列车依次经过区段0483bg、0483ag、0480bg、0480a和x1lqbg。系统可分别记录经过这些区段时吸上线数据(包括吸上线电流值)，形成针对不同的列车运行场景的吸上线数据变化信息。具体地，列车在不同的区段(即单个或多个列车的出清过程不同)、不同的行车方向、供电区间不同列车数量，都能使吸上线电流值发生变化，从而形成表征变化趋势的吸上线数据变化信息。根据吸上线数据变化信息，结合相应时间轴的轨道电路数据，建立数据模型，将吸上线数据变化信息处理并存储，用于判断后续的吸上线数据和/或轨道电路数据的变化是否正常。列车的行车方向、供电区间的列车数量均可通过轨道电路数据获得。当前的采集数据与数据模型出现差异时，提供故障报警信息。由维护人员调阅实时和历史数据对故障报警信息进一步判断是否出现故障。
[0087]
具体地，当发生故障报警时，如果轨道电路数据与数据模型的列车运行场景一致，则判断为吸上线故障。
[0088]
当轨道电路出现异常报警时，结合吸上线数据确定故障原因。其中，轨道电路出异常的情况可以通过轨道电路诊断系统判断，也可以直接根据轨道电路数据判断。
[0089]
轨道电路上的信号传输过程如下：信号由发送器发出，经过发送电缆，发送到钢轨，依据信号的流向，信号经过钢轨传输后又经过接收电缆返回，由接收器对信号进行解析。在此过程中，系统可通过轨道电路数据获得区段的功出电压、功出电流、轨入电压、轨出电压、轨道电路的区段状态等信息，而通过基于吸上线数据的故障分析系统能够获取到此时吸上线数据，并生成电性参数曲线。示例性地，当轨道电路区段出现轨出电压报警异常时，根据电性参数曲线，分析不同时刻、不同区段的轨道电路数据和吸上线数据。根据不同区段的轨道电路数据确定列车经过并出清轨道。而对于同一时刻，当功出电压稳定输出无异常变化，轨入电压、轨出电压由正常值变为0，则判断轨道电路的发送器无问题，但轨道电路信号返回线路存在问题。若吸上线数据中的电流值为0，则初步判断为吸上线故障导致轨道电路的室外设备无法正常工作，进行提示需要检查室外设备和吸上线情况。室外设备用于反馈轨道电路发送器发出的信号。
[0090]
本发明实施例的吸上线数据的故障分析方法及系统，基于轨道电路和吸上线的固定位置关系，利用轨道线路数据实现吸上线故障实时准确监测。
[0091]
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，包括：获取表征吸上线的电性参数的吸上线数据；获取表征吸上线相应的轨道电路的电性参数的轨道电路数据；根据吸上线数据和轨道电路数据进行设备故障判断。2.根据权利要求1所述的基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，所述进行设备故障判断包括：根据吸上线数据和轨道电路数据判断吸上线和/或轨道电路系统的故障情况。3.根据权利要求1所述的基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，所述吸上线和所述轨道电路区段具有处于同一车站或供电区间的对应关系；通过吸上线配置表存储所述对应关系。4.根据权利要求3所述的基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，通过吸上线配置表存储吸上线采集装置编号和吸上线采集装置的安装位置信息；吸上线配置表中还存储与吸上线对应的轨道电路信息，包括轨道电路的区段标识；其中，吸上线采集装置的安装位置信息通过轨道电路的区段标识确定。5.根据权利要求4所述的基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，根据吸上线配置表中获取的吸上线采集装置与轨道电路区段的距离关系，记录列车经过轨道电路的各区段时吸上线的电流情况，利用指数平滑法，以每个区段为最小记录单元，记录历史数据，包括吸上线数据和相应的轨道电路数据；根据历史数据，建立数据模型，和/或生成以时间轴为参考的电性参数曲线。6.根据权利要求5所述的基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，基于数据模型，根据获取的吸上线数据判断是否出现吸上线故障，包括：判断每个区段对应的吸上线电流是否超过相应的数据模型中的阈值；和/或判断列车经过区段过程中吸上线电流的变化趋势是否正确。7.根据权利要求1所述的基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，所述轨道电路数据包括轨出电压、轨入电压、功出电压、功出电流和区段状态；所述吸上线数据包括吸上线电流。8.根据权利要求1所述的基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，将吸上线数据和轨道电路数据匹配到同一时间轴；根据同一时刻的吸上线数据和轨道电路数据进行故障判断。9.根据权利要求8所述的基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，按照同一时间轴同时显示吸上线数据和轨道电路数据的电性参数曲线，提供通过点阅方式，查看时间轴上的某一时刻的吸上线数据和轨道电路数据的用户接口。10.根据权利要求1-9中任一项所述的基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，针对不同的列车运行场景，获取列车经过车站的吸上线数据变化信息；根据吸上线数据变化信息，结合相应的轨道电路数据，建立数据模型，所述数据模型用于判断后续的吸上线数据和/或轨道电路数据的变化是否正常。11.根据权利要求10所述的基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，确定不同的列车运行场景，包括：根据轨道电路数据，获取列车的行车方向和供电区间的列车数量；
根据列车的行车方向和供电区间的列车数量确定不同的列车运行场景。12.根据权利要求11所述的基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，获取列车经过车站或供电区间时的吸上线数据和轨道电路数据；将获取的吸上线数据和轨道电路数据与数据模型进行对比，当吸上线数据和/或轨道电路数据与数据模型中存储的列车运行场景下的相应数据变化趋势不一致时，认为发生故障。13.根据权利要求12所述的基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，发生故障时，若轨道电路数据与数据模型的列车运行场景一致，则判断为吸上线故障。14.根据权利要求12所述的基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，当轨道电路出现异常报警时，结合吸上线数据确定故障原因。15.根据权利要求13所述的基于吸上线数据的故障分析方法，其特征在于，根据不同区段的轨道电路数据确定列车经过并出清轨道后，对于同一时刻，当轨道电路数据的功出电压稳定输出无异常变化，轨入电压、轨出电压由正常值变为0，且吸上线数据中的电流值为0，则初步判断为：吸上线故障导致轨道电路的室外设备无法正常工作。16.一种基于吸上线数据的故障分析系统，其特征在于，包括：吸上线采集装置，用于获取表征吸上线的电性参数的吸上线数据；诊断主机，用于获取表征吸上线相应的轨道电路的电性参数的轨道电路数据；诊断主机还用于根据吸上线数据和轨道电路数据进行设备故障判断。17.根据权利要求16所述的基于吸上线数据的故障分析系统，其特征在于，所述诊断主机根据吸上线数据和轨道电路数据判断吸上线和/或轨道电路系统的故障情况。18.根据权利要求16所述的基于吸上线数据的故障分析系统，其特征在于，还包括：dtu网关和云服务器，吸上线采集装置采集的吸上线数据通过云服务器和dtu网关上传到诊断主机；所述dtu网关设置在云服务器与诊断主机之间，用于实现云服务器和诊断主机之间的协议转换及安全隔离；所述云服务器用于存储从吸上线采集装置的无线传输模块接收的吸上线数据。19.根据权利要求16所述的基于吸上线数据的故障分析系统，其特征在于，对获取到的吸上线数据进行处理和分析，并结合轨道电路数据完成智能分析，判断吸上线和/或轨道电路是否发生故障。20.根据权利要求16所述的基于吸上线数据的故障分析系统，其特征在于，诊断主机提供用户接口，能够将轨道电路数据和吸上线数据按照相同的时间轴综合显示到同一界面，并支持查询操作。21.根据权利要求16-20中任一项所述的基于吸上线数据的故障分析系统，其特征在于，所述诊断主机还用于获取存储吸上线和所述轨道电路区段对应关系的吸上线配置表；根据吸上线配置表中获取的吸上线采集装置与轨道电路区段的距离关系，记录列车经过轨道电路的各区段时吸上线的电流情况，利用指数平滑法，以每个区段为最小记录单元，生成能够匹配到时间轴上的电性参数曲线。
22.根据权利要求16-20中任一项所述的基于吸上线数据的故障分析系统，其特征在于，针对不同的列车运行场景，获取列车经过车站的吸上线数据变化信息；根据吸上线数据变化信息，结合相应的轨道电路数据，建立数据模型，所述数据模型用于判断后续的吸上线数据和/或轨道电路数据的变化是否正常。

技术总结

本发明提供一种基于吸上线数据的故障分析方法及系统，方法包括：获取表征吸上线的电性参数的吸上线数据；获取表征吸上线相应的轨道电路的电性参数的轨道电路数据；根据吸上线数据和轨道电路数据进行设备故障判断。本发明的吸上线数据的故障分析方法及系统，基于轨道电路和吸上线的固定位置关系，利用轨道线路数据实现吸上线故障实时准确监测。据实现吸上线故障实时准确监测。据实现吸上线故障实时准确监测。