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鐵路運(yùn)輸業(yè)是我國(guó)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),它的安全問題關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。然而,隨著鐵路產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的同時(shí),列車運(yùn)行速度和密度也不斷提高,鐵路事故發(fā)生的概率也隨之增大。近幾年,信號(hào)電纜逐漸老化,由它引發(fā)的故障也日益引起關(guān)注。鐵路通信電纜是傳輸鐵路信號(hào)的主要通道,與鐵路沿線的設(shè)備和電路配套使用,比如它常與繼電器、色燈信號(hào)機(jī)、軌道電路、計(jì)算機(jī)連鎖設(shè)備等連接在一起。使用通信電纜可以把電能、控制信號(hào)及監(jiān)控信號(hào)傳輸?shù)较鄳?yīng)的控制設(shè)備和信號(hào)設(shè)備上,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號(hào)、調(diào)度集中與行車指揮的自動(dòng)化�？梢�,鐵路通信電纜是鐵路正常運(yùn)輸?shù)摹吧窠?jīng)通道”。

通信電纜常用的是低頻對(duì)稱的專用電纜,是套內(nèi)層充氣維護(hù)型電纜,它容易折斷和漏氣。再加上人為地面開挖和施工等諸多因素,造成信號(hào)電纜故障發(fā)生的概率增大。另一方面,通信電纜多埋在地下,而且它的絕緣層也比較厚。如果通信電纜發(fā)生了故障,就需要花費(fèi)巨大的物力和人力去尋找故障點(diǎn)的位置。而且,電纜故障類型也越來越多,加大了排查故障的難度�？梢�,電纜線路事故對(duì)社會(huì)造成的影響將越來越大,因此保障電纜線路的安全和鐵路的運(yùn)輸安全尤為重要。

在電纜故障發(fā)生概率高和故障種類多的情況下,為保證鐵路安全運(yùn)輸,對(duì)供電的安全性要求將變得更高,因此,對(duì)信號(hào)電纜故障的測(cè)試水平要求也隨著提高。然而,傳統(tǒng)的檢測(cè)方法,比如脈沖電壓法、脈沖電流法和電橋法等,都是離線檢測(cè)。這種測(cè)量方法存在許多弊端,面臨著許多問題。它相當(dāng)于故障發(fā)生的事后補(bǔ)丁,在修復(fù)的過程中,也會(huì)造成額外的停車和停電的損失。因此,效率很低,費(fèi)時(shí)又費(fèi)力,測(cè)距時(shí)間過長(zhǎng),檢測(cè)精度也不高。還有某些故障,比如電纜某點(diǎn)的絕緣層損壞,一滴水剛好滴到這個(gè)地方,就會(huì)產(chǎn)生間隙性電弧故障,它的維持的時(shí)間就非常短,一般就幾毫秒,一般在電纜不工作時(shí)無法重現(xiàn),所以需要采用在線檢測(cè)方法對(duì)它們進(jìn)行持續(xù)檢測(cè)。鐵路信號(hào)電纜在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的這種間歇性故障,采用離線檢測(cè),便會(huì)無法預(yù)這類故障的發(fā)生。

實(shí)際中,電纜故障的測(cè)試也成為信號(hào)電纜中最麻煩的問題之一,從整個(gè)電纜故障的測(cè)試技術(shù)來看,主要存在幾個(gè)方面的技術(shù)問題:

(1)電纜故障的粗側(cè)在實(shí)際應(yīng)用中巳不存在技術(shù)方面的問題,存在的問題是故障點(diǎn)的精確定位(<2m范圍),目前用聲測(cè)法定位,精確度還不是太高,這成為電纜故障定位的最大瓶頸;(2)當(dāng)電纜發(fā)生故障時(shí),測(cè)試過程一般都是切斷電源,使信號(hào)電纜處于停電狀態(tài),這也就是進(jìn)行離線檢測(cè),離線檢測(cè)實(shí)際應(yīng)用中己比較成熟,但是會(huì)造成鐵路運(yùn)輸業(yè)的額外損失;(3)電纜故障的類型多樣化,傳統(tǒng)的檢測(cè)方法已經(jīng)無法檢測(cè)出某些故障,這給檢修人員帶來了的極大的不便。

面對(duì)電纜故障檢測(cè)中存在的問題,急需一套高效率、高精度的實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng),不但可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)電纜的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè),而且又能高精度確定電纜故障的所在位置。這樣就可以把故障消除在萌芽狀態(tài),及時(shí)準(zhǔn)確的定位電纜故障,為安全供電提供了保障。另外,又可將故障造成的損失降到了最低程度。就針對(duì)目前的狀況,本課題依托蘭州鐵路局項(xiàng)目“信號(hào)電纜絕緣與屏蔽狀態(tài)在線檢測(cè)技術(shù)研究”,以“基于STDR/SSTDR的鐵路信號(hào)電纜故障在線檢測(cè)系統(tǒng)的研究”為題,研究了用擴(kuò)展頻譜時(shí)域反射法(SSTDR)來實(shí)現(xiàn)電纜故障的在線檢測(cè),它在故障發(fā)生時(shí)就能定位出故障點(diǎn),供電部門就能及時(shí)、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)和排除故障,極大的方便了維修人員,確保了安全、可靠供電。