[發明專利]鐵路信號電纜在線故障定位系統及方法

在審

• 申請號: 202010944972.1
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112067945A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 薛瑞民;張學誠;梅建軍;張恩泉;裴世雄
• 申請（專利權）人: 廣州賽力迪科技有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 黎揚鵬

本發明公開了一種鐵路信號電纜在線故障定位系統及方法，系統包括MCU模塊、FPGA模塊以及信號調理及防護模塊，所述MCU模塊與所述FPGA模塊連接，所述信號調理及防護模塊的第一輸入端與所述MCU模塊連接，所述信號調理及防護模塊的第二輸入端與所述FPGA模塊連接，所述信號調理及防護模塊的輸出端連接所述FPGA模塊。本發明通過長度自適應方式解決了鐵路信號電纜SSTDR在線故障定位測試應用中“最大可測電纜長度”與“故障定位精度”尖銳對立的矛盾，實現了長度自適應的遠距離定位檢測；采用了具有白噪聲特性的偽隨機序列擴頻信號實現了鐵路信號電纜的斷路、短路等故障在線監測。本發明可廣泛應用于電纜檢測技術領域。

技術領域

本發明涉及電纜檢測技術領域，尤其涉及一種鐵路信號電纜在線故障定位系統及方法。

背景技術

鐵路是國民經濟的大動脈，鐵路的技術設備運轉猶如一臺緊密配合的精密聯動機，而鐵路信號系統是鐵路運行調度指揮、安全防護的重要基礎設施，被譽為鐵路行車的大腦、神經和耳目。鐵路信號系統大量廣泛地使用各類專用電纜(即鐵路信號電纜)，鐵路信號電纜的穩定運用直接涉及鐵路行車的安全和效率。由于鐵路信號電纜大多敷設在鐵路沿線的地下，使用環境大多較惡劣，電纜出現老化損壞等故障無法避免；一旦出現電纜故障造成的影響面和損失往往較大，并且查找處理困難。因此，對鐵路信號電纜的工況進行預警性測試及出現故障后的快速測試診斷(定位)和處理至為重要。

迄今已有多種電纜故障檢測(定位)技術被提出，其中反射測量法因測量方法快捷、簡易而成為首選技術，并廣泛使用。反射測量法根據入射信號的不同可以分為：時域反射法(Time Domain Reflectometry,TDR)、頻域反射法(Frequency DomainReflectometry,FDR)、時頻域反射法(Time Frequency Domain Reflectometry,TFDR)、序列時域反射法(Sequence Time Domain Reflectometry,STDR)、擴頻序列時域反射法(Spread Sequence Time Domain Reflectometry,SSTDR)和噪聲域反射法(Noise DomainReflectometry,NDR)。根據入射信號和電纜中正常傳輸的信號是否會相互干擾，反射測量法又可分為“離線測試”和“在線測試”方法兩大類。

要實現鐵路信號電纜的故障的預警和快速測試診斷(定位)，必須采用“在線測試”模式，以保證實時監測、發現、診斷(定位)。經對分析鐵路信號電纜既有傳輸的工作信號頻譜分析和噪聲環境分析，擴頻時域反射法(Spread Sequence Time DomainReflectometry,SSTDR)是能滿足鐵路信號電纜斷路/短路故障“在線測試”要求的較好的選擇。

根據擴頻序列時域反射法(SSTDR)測試原理：

SSTDR的最大測量距離為：

最小測量距離：

測量精度(測距分辨率)為

Δd＝|τ-t_i|c＝Δtc

以上三式中：N-偽隨機序列的長度；

T_s-一個碼片的持續時間，T_s＝1/f_s,f_s為碼片速率；

c-測試信號(已知)在特定傳輸介質中的傳播速度；

τ-相關運算峰值點對應的時間(時延估計值)；

t_i-系統延遲估計值。