高“诊”无忧-多信息器融合的高铁车载电缆智能监测与故障诊断系统

简介

高速铁路作为国民经济大动脉和大众化交通工具，在我国“一带一路”、京津冀协同发展、长江经济带发展、西部大开发等重大战略的实施和推进过程中发挥着不可或缺的作用，对拉动经济社会发展和提升我国国防、军事安全具有重要的战略意义。复合电缆作为高铁动车组车载供电系统的“纽带”，其良好的服役性能是保障高铁动车组安全、稳定运行的根本。据主机厂、动车组营运单位内部资料统计，在哈大高铁、西成高铁、京广高铁和兰新高铁等铁路干线上运行的CRH2A/380A/380D/6A型动车组，与车载电缆系统有关的故障约占动车组车载供电系统各类故障的20%，而此类故障的80%皆因其复合电缆终端的故障引起。动车组车载复合电缆终端故障会导致列车供电中断，引发列车停运事故，带来严重的经济损失和社会影响。目前，动车组车载复合电缆终端的监测仅限于基于列车运行里程或时间的“五级修”，即通过测试电缆整体的绝缘电阻、介质损耗正切值、局部放电量等参量来间接定性判断其是否存在缺陷，但无法对电缆终端的绝缘缺陷进行有效诊断，更无法实现对终端绝缘缺陷的可视化定量评估。随着我国“一带一路”战略的纵深推进，高速动车组正在走出国门、飞向世界，正在发展成为“高速度、跨境域、全天候”的国际化交通工具。列车运行境域的扩大、运行环境的不断复杂化，给高速动车组的安全运行带来潜在威胁。为此，项目立足于高铁动车组运行安全保障需求，以多信息融合技术为手段，围绕车载电缆运行状态在线监测这一关键技术问题展开研究。在国家自然科学基金、轨道交通国家工程中心开放课题、企业委托横向课题等项目的支持下，开发了车载电缆智能监测与故障诊断系统，发明了XX，获得软件著作权XX项，发表SCI/EI检索高水平学术论文XX篇。该系统以STC单片机为控制核心，通过融合高频电流传感器、温度传感器、应力应变传感器，实现了车载电缆的温度采集、形变检测、局部放电检测和运行状态在线评估四大核心功能，对车载电缆因为过电压、弯曲变形、端部温度过高及局部放电引发的各类缺陷及故障可及时监测、有效识别和告警，从而避免因故障未及时处理造成的严重损失，大大减少运维管理人力物力，降低非计划停运风险，提升企业设备的管理效率。该项目主要面向新一代全天候高铁动车组列车车载供电系统，项目成果的应用将带动相关产业的发展，有效提升动车组供电安全可靠性，为我国高铁“走出去”战略提供技术保障，助推铁路运输安全高质量发展。