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道岔转换力 (直推力) 监测应用方案

道岔转换阻力/直推力/密贴力监测应用场景

轨旁监测常见的道岔综合监测,主要负责包括道岔控制电路,转辙机,道岔工况的综合性监测,受力监测,机器视觉监测等,通过采集各类不同功能的传感器数据,视频监测和图像,监测设备的信息等,上传至服务器,通过数据分析,使用故障分析技术和人工智能技术,实现道岔故障诊断,井且通过大量数据的训练,提高故障的认别能力,实现预测分析,设备健康等级评估。

其中转辙机箱内转换力监测,其联网物理连接方式多为 RJ45 以太网接口方式,主要是视频监测和图像信息,带宽要求也不多于 1Mbps

传统的两线电力线载波通信在道岔监测应用中也存在固有局限:

1.    信号衰减与干扰问题:电力线本身不是为通信设计的物理介质,道岔区域的线路接头多、阻抗不匹配,会导致载波信号衰减;同时电力线上可能叠加电机启动、雷电浪涌等干扰,会影响数据传输的正确率,需要额外做滤波、纠错设计;加上组网全部采用宽带载波技术,多路通信汇聚线缆后进入站场机房,每一路无有效隔离屏蔽,高频信号容易串网;

2.    连接距离受限制:虽然SHPLC使用调节过的频谱,带宽随着机房到节点的距离增加而下降,在不可抗拒突发干扰下,要有效保障信号穏定、带宽和连接距离必须取得平衡,就算使用级联连接,建议机房到首个节点的距离控制在1.5km以内为宜,环境好的场景可以延长到2.0km;而级联后的节点也只能在3.0km内;

道岔监测通常既有线路一般也有预留的两芯铜线可用,我们可以使用两线供电+两线数据传输通信组网,加上ADSL通信组网已经被广泛应用,针对一些既有线现场环境规模在3.0-5.0km内,上行带宽要求不高,而节点数量不大的组网应用场景,我们可以在ADSL终端直接以太网连接下位机或接入设备,ADSL的星型组网能方便和有效在轨旁道岔的转辙箱或设备箱内安装。下图是它组网拓朴图

图一:ADSL 组网拓朴图

随着铁路网络和车站增加,一些中大型站场会有多段轨傍道岔,对于一些监测节点量大而分散、单节点总带宽需求不高,不需要全线路高带宽布线,只需要解决「最后五百米」的接入问题,混合组网可以在成本和性能之间找到最优平衡。在此背景下,基于不同技术优势的分层混合组网方案成为行业主流选择,重点是ADSL数据传输与电力线载波独立分工,充分复用现有2芯线缆资源。

以下是典型的ADSL + BPLC混合组网连接的拓朴图:

图二:Mestechs’ADSL + BPLC 混合组网拓朴图

方案架构

ADSL技术通过2芯铜线传输数据,它的星型组网能灵活布线,连接距离更远至5km,除了可以独立ADSL通信组网,终端以太网接口连接下位机或传感器,也可从机房到方向盒中继节点采用ADSL传输数据,中继节点到各个道岔采集分机采用2BPLC电力线载波通信,电力线同时完成传感器供电和数据采集,实现「主干传输+接入复用」的分层架构。

一台16ADSL局端设备,可以连接16台终端,而每个终端设备亦可通过以太网连接载波网络组成混合组网,适合小型网络到超过200个终端组网。

核心优势

1.          资源复用最大化:仅利用既有2芯线缆即可完成最后500米组网,不需要额外布线,改造成本降低50%以上,施工周期缩短超过60%

2.          性能互补:ADSL解决了主干段长距离稳定传输需求,带宽满足多节点数据汇聚,BPLC复用电力线解决最后500米接入,完美适配道岔节点分散的特点;

3.          抗干扰能力提升:主干传输独立走ADSL频段,和电力线供电分离,避免了全BPLC传输全程受电力线干扰的问题,整体传输稳定性大幅提升。

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