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鐵路運輸業(yè)是我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),它的安全問題關(guān)系到國民經(jīng)濟發(fā)展的命脈。然而,隨著鐵路產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的同時,列車運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、色燈信號機、軌道電路、計算機連鎖設(shè)備等連接在一起。使用通信電纜可以把電能、控制信號及監(jiān)控信號傳輸?shù)较鄳?yīng)的控制設(shè)備和信號設(shè)備上,從而實現(xiàn)機車信號、調(diào)度集中與行車指揮的自動化�？梢�,鐵路通信電纜是鐵路正常運輸?shù)摹吧窠?jīng)通道”。
通信電纜常用的是低頻對稱的專用電纜,是套內(nèi)層充氣維護型電纜,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,就需要花費巨大的物力和人力去尋找故障點的位置。而且,電纜故障類型也越來越多,加大了排查故障的難度�？梢�,電纜線路事故對社會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,為保證鐵路安全運輸,對供電的安全性要求將變得更高,因此,對信號電纜故障的測試水平要求也隨著提高。然而,傳統(tǒng)的檢測方法,比如脈沖電壓法、脈沖電流法和電橋法等,都是離線檢測。這種測量方法存在許多弊端,面臨著許多問題。它相當于故障發(fā)生的事后補丁,在修復(fù)的過程中,也會造成額外的停車和停電的損失。因此,效率很低,費時又費力,測距時間過長,檢測精度也不高。還有某些故障,比如電纜某點的絕緣層損壞,一滴水剛好滴到這個地方,就會產(chǎn)生間隙性電弧故障,它的維持的時間就非常短,一般就幾毫秒,一般在電纜不工作時無法重現(xiàn),所以需要采用在線檢測方法對它們進行持續(xù)檢測。鐵路信號電纜在運行過程中出現(xiàn)的這種間歇性故障,采用離線檢測,便會無法預(yù)這類故障的發(fā)生。
實際中,電纜故障的測試也成為信號電纜中最麻煩的問題之一,從整個電纜故障的測試技術(shù)來看,主要存在幾個方面的技術(shù)問題:
(1)電纜故障的粗側(cè)在實際應(yīng)用中巳不存在技術(shù)方面的問題,存在的問題是故障點的精確定位(<2m范圍),目前用聲測法定位,精確度還不是太高,這成為電纜故障定位的最大瓶頸;(2)當電纜發(fā)生故障時,測試過程一般都是切斷電源,使信號電纜處于停電狀態(tài),這也就是進行離線檢測,離線檢測實際應(yīng)用中己比較成熟,但是會造成鐵路運輸業(yè)的額外損失;(3)電纜故障的類型多樣化,傳統(tǒng)的檢測方法已經(jīng)無法檢測出某些故障,這給檢修人員帶來了的極大的不便。
面對電纜故障檢測中存在的問題,急需一套高效率、高精度的實時檢測系統(tǒng),不但可以實現(xiàn)信號電纜的實時在線監(jiān)測,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),及時準確的定位電纜故障,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。就針對目前的狀況,本課題依托蘭州鐵路局項目“信號電纜絕緣與屏蔽狀態(tài)在線檢測技術(shù)研究”,以“基于STDR/SSTDR的鐵路信號電纜故障在線檢測系統(tǒng)的研究”為題,研究了用擴展頻譜時域反射法(SSTDR)來實現(xiàn)電纜故障的在線檢測,它在故障發(fā)生時就能定位出故障點,供電部門就能及時、準確的發(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。