安全是铁路运输的永恒主题。在铁路这个大联动机中,铁路信号系统是技术含量高、安全风险大的设备之一。在其全生命周期过程中,维修是运营与维护阶段必不可少的工作环节。维修差错是指在维修过程中计划行动未能实现预期目标的一种偏离。近年来,由于铁路信号系统维修差错引发的事故屡见不鲜,成为我国铁路运输安全的隐患。因此,对铁路信号系统维修差错进行系统分析、合理分类,并提出相应预防措施和管理手段,对有效避免因维修差错导致的事故发生具有重要意义
1铁路信号轨道电路的组成
铁道信号轨道电路有导体、钢轨、绝缘送电端设备、受电端设备等部分组成。其中钢轨连接线、25Hz轨道、扼流连接线、ZPW-2000A轨道调谐引接线等构成了导体。钢轨绝缘的方式有机械绝缘和电气绝缘两种,其中应用机械结缘的是25Hz相敏轨道电路,应用电气绝缘的是ZPW-2000A型轨道电路,这里有一点需要注意,一般在接近站内的区段使用的都是机械绝缘,比如站内一离去区段和三接近区段。轨道电源、变压器、熔断器以及防雷设施等都是送电端设备。扼流变压器、轨道变压器、限流电阻、防雷设施、继电器等都是受电端设备。
2铁路信号设备现状
根据《铁路通信、信号、电力电子系统防雷设备》TB/T2311-20175.1.1.2c)中描述,铁路信号设备SPD是接入铁路信号系统设备传输线(除转辙机设备控制线外)的防雷设备,用于铁路信号显示、联锁、闭塞等信号设备传输线与地线或传输线与传输线间的一端口SPD,可以是复合型、电压开关型、电压限制型等。电压限制型浪涌保护器指没有浪涌时具有高阻抗,但随着浪涌电流和电压的上升,其阻抗将持续减小的浪涌保护器。电压限制型浪涌保护器常使用压敏电阻器和抑制二极管等非线性元件。电压开关型浪涌保护器指没有浪涌时具有高阻抗,当对浪涌电压响应时能突变成低阻抗的浪涌保护器。电压开关型浪涌保护器常使用气体放电管,晶闸管(可控硅整流器)和双向三极晶闸管等非线性元件。复合型浪涌保护器指由电压开关型元件和电压限制型元件组成的浪涌保护器。压敏电阻器具有通流量大、反应时间快、限制电压低等优点。但在承受多次浪涌电流的冲击或者长时间单独在线使用后会产生劣化现象,导致漏电流增加,压敏电阻器的故障状态常见模式为短路模式。气体放电管具有通流量大、不存在漏电流的优点,但反应时间稍慢、单独在线使用容易产生续流等问题,气体放电管的故障状态有一定的概率为短路模式。将压敏电阻器与气体放电管串联使用,使得两种元件的优缺点进行互补,从而形成的复合型浪涌保护器是目前铁路信号设备SPD最常见的类型。
3铁路信号设备状态维修策略
3.1应用人工智能诊断法
21世纪是信息化的时代,大量先进的信息化技术不断涌向,在铁路信号联锁故障诊断中,人工智能诊断技术应用越来越多,比如神经网络、遗传算法、专家系统、模糊逻辑等,通过这种方式可以将现代信息技术与传统诊断技术有机结合,利用人工智能诊断方法有效识别、诊断设备故障,并预测设备的实际应用状态。比如神经网络算法中的RBF网络算法,作为一种三层神经网络,RBF神经网络包含输入层、隐层与输出层。由输入空间变换为隐层空间属于非线性,由隐层空间变换为输出空间属于线性。
3.2铁路信号系统维修差错的管理
很多维修事故的发生都源自系统问题,而维修人员本身是该系统的最后一道防线。因此,对铁路信号系统维修差错的管理应更多地体现在对维修人员的管理上。虽然维修人员对工作时间、待维修设备和工作进度等方面缺少控制权,但却可以借助技能、习惯和知识等方面的改变来降低事故发生概率,这也正是在铁路信号系统维修领域需大力推行差错管理的意义所在。有效的差错管理是摆脱差错钳制的唯一途径。要充分认识在铁路信号系统维修过程中人为差错是普遍存在的,也是不可避免的。人的易错性可以减轻但永远不可能消除,即使是最优秀的人也可能由于其担负重大责任而犯下最严重的错误,因此,识别导致人为差错的陷阱并辨别其特性是进行有效差错管理的重要前提。
3.3相位角变化故障及处理办法
25Hz相敏轨道电路的相位角标准为(87±8)度,这种现象多表现在电压有所降低,如果实际相位角和这一标准之间存在较大误差,那么继电器很有可能会落下。因此一旦继电器出现了不正常的下落,应立即分析是否存在错误的相位角,然后才能对相应故障进行处理。处理过程中禁止对相位角进行盲目调整,避免出现轨道电压变化引发相位角错误而调整的情况出现。如果带适配器的室外25Hz轨道电路区段如果不能调整相位角,那么可以同时调整适配器。和相位角有关的故障一般发生在施工和改造阶段,另外在维护检修过程中更换扼流引线也容易发生这一状况,因此在正确排除相位角故障时也要在这些阶段予以避免。
3.4铁路信号联锁故障处置措施
为了保证铁路运行安全,铁路信号联锁系统由此诞生,作为一种安全性高、可靠性强的系统,铁路信号联锁系统负责保障列车在车站内的调车作业和列车作业。目前,我国车站信号联锁系统应用技术水平越来越高,在设备运营中,由于工作环境恶劣,加上长期大量操作,极易产生故障问题,比如机柜无法正常启动、控制台黑屏、控制台显示全站红光带、联锁设备FCX-Ⅰ通信中断报警等,因此,必须根据故障诊断情况,采取切实可行的处置措施。
3.5电源供电故障及处理办法
一般情况下,如果轨道电路故障比较集中,三个或者多个区段同时发生故障,证明电源供电出现了问题,此时红光带会在多个区段出现。如果故障在电源屏轨道的主模块上出现,那么和这一模块有关系的区段内都会出现故障,另外如果轨道电源屏电压超过110伏也会导致和其有关系的区段出现故障。因此,当发轨道电路发生上述故障时可着重开展电源供电检查,如果束电压正常就要考虑是否传输途径中的电缆断线发生,按此步骤当确定故障原因后就可相应措施予以排除,进而使轨道电路回到正常工作状态。
结束语
城市轨道交通系统是一种广泛应用的、能显著提高行车效率的公共交通系统,是保证列车安全舒适运行的技术装备,因此必须提高信号系统的可靠性和安全性。随着人们生活水平的不断提高,人们对日常出行速度需求也越来越高,为确保人们日常出行安全,列车的维护检查工作非常重要。为了保证乘客的安全,有必要对轨道交通信号系统的安全性和可靠性进行研究。
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