信號微機監測系統的應用與研究

趙文卿

【摘 要】 分析信號微機監測系統的功能和應用，研究微機監測系統信息采集的關鍵技術，對典型微機監測設備故障進行分析、思考。

【關鍵詞】 微機監測系統 信息采集技術 故障分析思考

1 引言

信號微機監測系統是電務部門進行設備維修、故障分析的重要突破口，是保證行車安全的重要設備。信號微機監測系統通過監測并記錄信號設備的主要運行狀態，為電務部門掌握設備的當前狀態和進行事故分析提供科學依據，是實現設備“狀態修”的必要手段。同時，系統還具有數據分析判斷功能，當信號設備的工作狀態超出了設定的范圍時，系統將自動報警，起到“早發現、早治療”的效果。本文通過對TJWX-2000型鐵路微機監測系統研究、分析，參考故障案例，提出切實可行的故障處理方法，提高故障處理效率，確保行車安全。

2 TJWX-2000型鐵路微機監測系統功能

（1）道岔監測：道岔動作監測，是對道岔動作電流的采集，采用穿心感應式電流傳感器來完成。監測道岔轉換實際上就是監測道岔在轉換中的電流大小，電流過大，說明轉換中存在阻力，道岔容易發生故障。

（2）電纜絕緣監測：信號電纜是控制電源與設備之間的連線，直接關系到信號操作的有效性，因此對每一條纜芯的絕緣性能測試顯得十分重要。由于電纜芯線數量多，人工一根一根測試耗時較長。所以我們借助于微機監測系統，將每根電纜通過繼電器組成的樹型陣列接點開關，連接到監測機柜，將每條電纜芯線順序、逐一地接入測試電路。

（3）電纜對地漏流監測：各電源線是否破損和漏電，及時發現線路故障消除設備隱患，對電務維修工作非常重要。監測系統與電纜絕緣監測共用1套測試繼電器組合，用1個繼電器作為監測電纜絕緣和電源漏流的區分條件。電源屏各種輸出電源對地漏流的監測直接關系到安全生產，因此電務人員只能在 “天窗”內進行人工啟動，自動測量。

（4）熔絲斷絲及燈絲斷絲監測：根據現有電氣集中站機械室的熔絲報警設備，系統從機械室熔絲報警電路排架燈處，取出表示燈實時判別記錄條件，并通知值班人員處理。

（5）軌道電路監測：一是采集50HZ交流連續式軌道電路接受端交、直流電壓。二是采集25HZ相敏軌道電路交流電壓。三是采集25HZ相敏軌道電路相位角。

（6）開關量監測：采集站內和區間站場運用狀態開關量以及各種功能性關鍵繼電器狀態。

（7）電源屏電壓監測：對電源屏各項電壓的輸入、輸出進行監測、兩路電源及一路瞬間斷電監測、相序監測。

（8）外電網質量綜合監測：采集外電網電流時，使用WB的交流電流互感器。采樣時將外電網輸入的A、B、C三相分別穿過3個交流電流互感器，交流電流互感器輸出接到外電網監測單元。采集外電網電壓時，將電壓采樣線接到外電網隔離箱。外電網隔離箱的保險管和衰耗電阻，對采樣信號起隔離保護作用，信號經過外電網隔離箱的衰耗隔離之后，輸出到外電網監測單元。通過以上方式監測外電網電流、電壓。

3 關鍵采集技術

3.1 電壓互感器（PT）技術

電壓互感器是利用電磁感應原理將高電壓轉換成低電壓的一種特殊的變壓器，以單相雙繞組變壓器為例說明其基本工作原理（如圖1）。

當一次側繞組上加上電壓 1時，流過電流 1，在鐵芯中就產生交變磁通1，這些磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側繞組分別感應電勢1，2，感應電勢公式為：E=4.44fNm，式中：E--感應電勢有效值，f--頻率，N--匝數，m--主磁通最大值。由于二次繞組與一次繞組匝數不同，感應電勢E1和E2大小也不同，當略去內阻抗壓降后，電壓1和2大小也就不同。歸根到底，電壓互感器就是通過磁勢平衡作用實現了能量的傳遞。

3.2 單向性隔離采集技術

單向隔離采集技術的根本目標是提高采集的安全性。對于燈絲電流mA級電流采集以及2000A區間移頻毫伏級軌出2電壓等特殊信號的采集，確保信號作用的方向從被測設備端至測試設備端，并且確保不可逆，即采集設備短路、斷路，混入干擾信號都不會影響被測設備的正常工作。

如圖2所示，對于不能采用電磁隔離的信號，可以采用光電隔離技術。

3.3 分流器采集技術

精密電流分流器內有五個非常穩定、精密的電阻（0.001、0.01、0.1、1及10Ω），它是被用來測量從0.02A到220A的交直流電流。以精密電流分流器為基礎制成的傳感器基本上是與高精度數字萬用表的交直流電流檔測量相同之功能，可提供的精確度（小于0.5%），溫度系數（小于10PPM/℃）以及更寬廣的范圍（0.02A到220A）的測量。

交直流電流測量的原理是依據歐姆定律I=V/R，流經電阻上的電流為電阻上的電壓除以電阻而得。如圖3所示。

分流器實際是一電阻值較穩定的電阻材料（如康銅，錳銅），把它串接在主回路中，相當于串接一導體。目前運用的精密分流器一般固定壓降為75Mv，根據采樣回路電流的大小，選擇不同阻值的精密分流器。傳感器測量的是分流器兩端的電壓，傳感器的輸入端加了單向性隔離采集技術，保證傳感器發生故障（開路或短路），對主回路無任何影響。分流器至傳感器采樣線采用屏蔽線，保證不會有任何干擾成分疊加至主回路。

4 監測設備典型故障分析

在電務人員日常生產中，監測設備不僅能提前發現設備隱患，做到提前修，還能作為故障的分析有效武器，因此，監測設備的正常運行顯得尤為重要。如果微機監測系統能比較可靠的做到這兩點，對于提升微機監測的重要性來說，也是一大飛躍。下面針對微機監測典型故障分析說明。

4.1 直流道岔曲線采集故障分析（采集問題）

（1）傳感器采樣模塊問題：用萬用表測量模塊配線端子上的+12V、-12V、GND電壓是否正常。將萬用表串聯到模塊輸出端到MR板的電路中，道岔停止轉動時，模塊沒有輸出電流信號；道岔轉動時，模塊有符號工作值的輸出電流信號，否則傳感器采樣模塊故障。endprint

（2）開關量采集器問題：用萬用表測量開關采集器端子上的+5V、GND電壓是否正常。道岔停止轉動時，輸出端有5V電壓信號；道岔轉動時，輸出端沒有電壓信號，否則開關量采集器故障。

（3）MR板與KR板問題：MR板正常工作時，電源燈表示燈亮燈，工作表示燈頻閃，否則MR板故障。KR板正常工作時，電源燈亮燈，工作表示燈頻閃，數據組燈與數據位燈組合對應相應開關量采集器輸出，否則KR板故障。

4.2 站機監測網絡中斷故障分析（網絡問題）

以網絡分析工具為手段，確定設備故障點，恢復網絡正常運行。進入到站機DOS命令窗口模式，故障分析步驟如下所述：

（1）運行IPCONFIG命令，顯示站機中網絡適配器的IP地址、子網掩碼及默認網關相關TCP/IP網絡配置信息，確認站機TCP/IP配置信息是否正確。

（2）根據IPCOFIG命令得到的網關配置信息、利用PING命令分析站機到路由器的通信是否正常工作。運用TELNET命令登錄到本地路由器，查看對應端口信息是否正常。

（3）通過串口查詢命令show int 命令，查看路由器與協議轉換器相聯的端口狀態：SerialN is down，line protocol is down狀態表示路由器沒檢測到CD （CarrierDetect）信號，可能是2T卡（路由器與協議轉換器連接的接口卡）故障、協議轉換器或通道故障；SerialN is administratively down，line protocol isdown狀態表示在接口沒有打開，輸入no shutdown命令打開管理性關閉；SerialN is up， line protocol is down狀態表示路由器和協議轉換器正確連接，但是還是沒有通，通過打環測試，SerialN is up， line protocol is down（looped）狀態表示打環成功狀態及看“input error”前面的數值是否有變化、“reliability”后而的數值是否達到255從而達到測試是否有誤碼的目的； SerialN is up， line protocol is up（looped）狀態即可排除站機設備故障，判斷通信通道故障。

5 結語

信號微機監測系統自運用以來，幫助現場維修人員及時而準確的處理信號設備故障，為列車運行安全正點打下了堅實的基礎。要想使信號微機監測系統成為發現和分析信號設備故障的可靠工具，我們還需要繼續探索，不斷完善監測系統，保證監測系統的可靠性和穩定性。endprint

（2）開關量采集器問題：用萬用表測量開關采集器端子上的+5V、GND電壓是否正常。道岔停止轉動時，輸出端有5V電壓信號；道岔轉動時，輸出端沒有電壓信號，否則開關量采集器故障。

（3）MR板與KR板問題：MR板正常工作時，電源燈表示燈亮燈，工作表示燈頻閃，否則MR板故障。KR板正常工作時，電源燈亮燈，工作表示燈頻閃，數據組燈與數據位燈組合對應相應開關量采集器輸出，否則KR板故障。

4.2 站機監測網絡中斷故障分析（網絡問題）

以網絡分析工具為手段，確定設備故障點，恢復網絡正常運行。進入到站機DOS命令窗口模式，故障分析步驟如下所述：

（1）運行IPCONFIG命令，顯示站機中網絡適配器的IP地址、子網掩碼及默認網關相關TCP/IP網絡配置信息，確認站機TCP/IP配置信息是否正確。

（2）根據IPCOFIG命令得到的網關配置信息、利用PING命令分析站機到路由器的通信是否正常工作。運用TELNET命令登錄到本地路由器，查看對應端口信息是否正常。

（3）通過串口查詢命令show int 命令，查看路由器與協議轉換器相聯的端口狀態：SerialN is down，line protocol is down狀態表示路由器沒檢測到CD （CarrierDetect）信號，可能是2T卡（路由器與協議轉換器連接的接口卡）故障、協議轉換器或通道故障；SerialN is administratively down，line protocol isdown狀態表示在接口沒有打開，輸入no shutdown命令打開管理性關閉；SerialN is up， line protocol is down狀態表示路由器和協議轉換器正確連接，但是還是沒有通，通過打環測試，SerialN is up， line protocol is down（looped）狀態表示打環成功狀態及看“input error”前面的數值是否有變化、“reliability”后而的數值是否達到255從而達到測試是否有誤碼的目的； SerialN is up， line protocol is up（looped）狀態即可排除站機設備故障，判斷通信通道故障。

5 結語

信號微機監測系統自運用以來，幫助現場維修人員及時而準確的處理信號設備故障，為列車運行安全正點打下了堅實的基礎。要想使信號微機監測系統成為發現和分析信號設備故障的可靠工具，我們還需要繼續探索，不斷完善監測系統，保證監測系統的可靠性和穩定性。endprint

（2）開關量采集器問題：用萬用表測量開關采集器端子上的+5V、GND電壓是否正常。道岔停止轉動時，輸出端有5V電壓信號；道岔轉動時，輸出端沒有電壓信號，否則開關量采集器故障。

（3）MR板與KR板問題：MR板正常工作時，電源燈表示燈亮燈，工作表示燈頻閃，否則MR板故障。KR板正常工作時，電源燈亮燈，工作表示燈頻閃，數據組燈與數據位燈組合對應相應開關量采集器輸出，否則KR板故障。

4.2 站機監測網絡中斷故障分析（網絡問題）

以網絡分析工具為手段，確定設備故障點，恢復網絡正常運行。進入到站機DOS命令窗口模式，故障分析步驟如下所述：

（1）運行IPCONFIG命令，顯示站機中網絡適配器的IP地址、子網掩碼及默認網關相關TCP/IP網絡配置信息，確認站機TCP/IP配置信息是否正確。

（2）根據IPCOFIG命令得到的網關配置信息、利用PING命令分析站機到路由器的通信是否正常工作。運用TELNET命令登錄到本地路由器，查看對應端口信息是否正常。

（3）通過串口查詢命令show int 命令，查看路由器與協議轉換器相聯的端口狀態：SerialN is down，line protocol is down狀態表示路由器沒檢測到CD （CarrierDetect）信號，可能是2T卡（路由器與協議轉換器連接的接口卡）故障、協議轉換器或通道故障；SerialN is administratively down，line protocol isdown狀態表示在接口沒有打開，輸入no shutdown命令打開管理性關閉；SerialN is up， line protocol is down狀態表示路由器和協議轉換器正確連接，但是還是沒有通，通過打環測試，SerialN is up， line protocol is down（looped）狀態表示打環成功狀態及看“input error”前面的數值是否有變化、“reliability”后而的數值是否達到255從而達到測試是否有誤碼的目的； SerialN is up， line protocol is up（looped）狀態即可排除站機設備故障，判斷通信通道故障。

5 結語

信號微機監測系統自運用以來，幫助現場維修人員及時而準確的處理信號設備故障，為列車運行安全正點打下了堅實的基礎。要想使信號微機監測系統成為發現和分析信號設備故障的可靠工具，我們還需要繼續探索，不斷完善監測系統，保證監測系統的可靠性和穩定性。endprint