淺析鐵路信號集中監測采集曲線異常處理

谷春萱

摘 要：信號集中監測系統能實時監測信號設備狀況，是指導現場維修、輔助故障處理的重要設備。保證監測設備自身工作正常，充分發揮監測系統的作用對保證行車安全暢通具有非常重要的意義。本文對普速鐵路道岔、軌道電路監測采集曲線異常做出故障舉例分析和處理。

關鍵詞：集中監測；采集原理；故障分析

中圖分類號：U284 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0020-02

1 集中監測系統構成

鐵路信號集中監測主要功能有對電源屏、轉轍機、軌道電路、電纜絕緣、電源對地漏流、列車信號機點燈回路電流、集中式移頻、區間自閉系統電壓、載頻以及低頻和環境狀態等模擬量的監測，也有對按鈕狀態、控制臺表示繼電器狀態，道岔缺口報警等開關量的監測。信號集中監測系統基于總線架構，各采集單元做成繼電器形式，對應不同的采集組合，通過485總線收集各采集單元上傳的信息，向通信接口分機輸出一條458通信線，通信接口分機是連接中心設備。通信接口分機通過CAN總線連接到監測機柜上，監測機柜輸出一根CAN線直接連到監測主機。區間自閉系統、智能電源屏、環境監控系統通過485總線傳輸信息到監測主機，道岔缺口報警主機的信息傳輸至監測主機，站場顯示數據由微機聯鎖維修機或CTC維修機通過網線或串口線傳輸至監測主機。

2 25HZ相敏軌道電路采集原理及故障曲線分析處理

采集原理及配線：由于25HZ相敏軌道電路既對電壓有幅值要求又對頻率及相位角有相應的要求。現場使用的軌道電路電壓相位角綜合采集器可以采集七路軌道電壓以及一路局部電壓，將七路軌道電壓以及相位角經過特殊的算法進行采集后，通過485總線的方式傳送到通信接口分機，通信接口分機通過CAN協議傳送到微機監測站機。

故障舉例：當曲線與軌道測試盤數據不一致時應檢查同一采集器所采集的電壓是否都異常，若不是，可確定為單一的采集單元故障，可以更換器材試驗，更換時注意地址碼對應。現場常見為同一采集器七路曲線同時故障，此時可以查找公共部分，只有相位曲線異常時，查找（72.82）局部電源是否輸入正常，由于電源屏供出局部電源可能為兩路及以上，采集點只能用一束的軌道和局部電，如果七路電壓相位曲線都異常時，查找采集器供電是否正常即（1.3）是否有+12V電源，查找采集器485通信是否正常即（13.23）至通信接口分機（A.B）是否暢通，當排除通道問題后，將user2000＼station＼下的3in1.ini文件打開，將其中的“記錄原始數據信息”旁的標注改為“yes”，保存后重新啟動監測程序，程序開始接受CAN總線數據后，在station目錄下會自動生成一個CAN文件夾，里面會生成數據記錄文件，文件中記錄的是程序重啟后這段時間內，所接收到的CAN總線數據，截取一段數據可對其進行分析。

以截取的一段原始數據舉例：19 4b 00 00 89 20 00 84 2a b1 08 35 09 a8 08 c5 08 d9 07 3a 08 01 08 23 24 25 25 41 25 c6 21 68 23 2c 23 96 23 c2 09 cb 2a be 08 59 08 98 00 00 00 30 08 00 00 3a 09 f5 22 39 23 00 00 00 00 00 00 00 00 aa 23 bd 09 09 20 4e 42 00 42 73。原始數據為16進制，19為分機號1個字節，轉成10進制為25，表示數據來自25號通信分機。4b 00表示其后此隊列剩余的總字節數，004b轉成10進制75，表示后面共有75個字節。00 89為應答幀命令碼。20 00為數據總數，每個數據2個字節，對應一個寄存器點，20轉成10進制為32，表示有用數據共32×2=64個字節，按每行16個字節分成4行，每兩行對應一個軌道采集單元的數據信息，第一行為電壓，第二行為相位角和頻率。

由以上規律可以看出，這對數列共包含了2個軌道采集單元的信息，下面就采集的第二組單元數據作進一步分析：cb 2a be 08 59 08 98 00 00 00 30 08 00 00 3a 09， f5 22 39 23 00 00 00 00 00 00 00 00 aa 23 bd 09。cb 2a： 2acb轉成10進制為10955，軌道的倍率固定值為0.01，乘以倍率0.01得109.55，這是局部電壓的數值。be 08：即08be轉成10進制為2238，乘以倍率0.01得23.38，為第一路軌道電壓數值。一個采集器共7個軌道電壓數值，即到3a 09為止。后面為相位角數值：f5 22：22f5轉成10進制為8949，乘以倍率0.01得89.49，為第一路軌道相位角數值。軌道相位角對應7路到aa 23為止，最后兩字節為局部電源的頻率：bd 09：09bd轉成10進制為2493，乘以倍率0.01得24.93HZ。隨機選取第三組軌道電壓分析98 00轉成10進制為152，乘以倍率0.01得1.52，軌道相位角為0，對比曲線圖可以校準曲線制圖是否有大的偏差。選取第五組軌道電壓分析0830轉成10進制為2096，乘以倍率0.01得20.96，但是對應軌道相位角為0明顯不對，可以查找采集器此組硬件是否失效。原始數據是集中監測站機從CAN通信口接收來的未經軟件處理的數據，原始數據上數值的對錯可以判斷是硬件采集故障還是文件配置或程序處理出錯，如果原始數據異常，對比現場實測值可以判斷是否為監測設備硬件故障，如果原始數據正常，但圖像曲線異常，則可以判斷為監測站機軟件繪圖處理出錯。

3 道岔動作功率采集原理及故障曲線分析處理

采集原理及配線：真實反應道岔動作情況的是實時功率的變化，對于交流道岔需要采集交流三相的相電壓和相電流，換算成相功率數值，計算描繪功率曲線。由于普通道岔動作時間在幾秒之間，道岔動作電流監測采樣周期要遠小于軌道的采樣周期，為不大于40ms。三相電壓分別從斷相保護器的11、31、51節點上采集，三相電流采集模塊使用斷相保護器21、41、61的輸出組合內部配線，經過電流采集模塊穿孔采集，后連接至提速道岔電流功率采集繼電器。采集繼電器一方面接入a，b，c三相電壓，同時接入電流互感器采集轉換的電流信息。為了獲得道岔動作的起始和結束時間，繪制完整的道岔曲線，需要采集道岔1DQJ的動作狀態，為了不影響原有電路，采集組合內1DQJ的一組低壓半空落下節點。1DQJ開關量采集器及功率采集器連接圖如圖1所示。

故障舉例：道岔動作但沒有曲線記錄，由于道岔功率采集以1DQJ吸起為開始節點，當監測到1DQJ由落下變為吸起時，即開關量采集器停止輸出，功率采集器便以40ms采樣周期采集道岔電流模擬量數據，并在集中監測系統界面上繪制出相應的電流曲線。當沒有圖像時，核對現場設備正常后基本可以判斷為監測故障，首先檢查1DQJ采集是否有問題，操動道岔當1DQJ吸起時測試第四組后節點是否完全斷開，測試開關量采集器至采集點間是否有短路，開關量（1.3）5V是否輸出正常，開關量供電電源（1.2）5V是否正常，當以上幾項都正常時可以判斷開關量采集器設備正常，查找功率采集單元（IN3+，IN3-）是否輸入正常。正常狀態下功率采集單元D13電源指示燈常亮，D23運行指示燈每秒閃一次；D12接收燈和D11發送燈在無通訊時不亮，D12接收燈在閃爍時說明485總線有信號，如果傳感器滿足響應條件則發送信號D11發送燈也相應閃爍，注意功率采集器工作電壓不能低于10.8V。

當曲線為接近0的一條直線或三項異常時：查找功率采集器輸入及電流采集模塊是否故障，由于輸出的是功率曲線，電流要與電壓比較相位角，因此電流采集的穿孔方向是固定的。每相電壓與電流必須匹配，即A相電壓對A相電流。計算出的功率曲線異常時要核對采集是否正確，當道岔轉換時通過電流傳感器孔內的電流變化，傳感器記錄這電壓的變化同時輸出0到5V電壓，同時測試電流傳感器輸出a、b、c三點對n幅值是否正常。當停止輸出三相電流，通過道岔傳感器孔內電流無變化，a、b、c三點無輸出電壓信號。道岔轉動時模塊有相應的輸出信號，通過測量模塊輸出端子上的電壓是否在正常范圍內，可以判斷此模塊是否故障。在模塊正常情況下查找模塊至功率采集器間線路是否暢通，測試功率采集器工作電源是否正常，測試功率采集器接受端Ua、Ub、Uc對Un及Ia、Ib、Ic對In的電壓數值是否正常，485通信至分機是否正常。在通信硬件正常情況下可以嘗試調閱原始數據判斷是否監測站機軟件繪圖異常，不同采集單元的原始數據格式組成是由單元的通信協議決定的，具體含義可查閱相關集中監測廠家的接口通信分機通信協議。

4 結語

日常巡檢中要及時發現曲線異常，分辨清楚是監測采集出圖故障還是被監測設備發生故障，才能最大限度的提高電務維護部門的工作效率，監測設備自身的工作狀態直接影響現場行車設備各種模擬量開關量的呈現、影響設備質量的綜合評價。在現有的維修模式下，監測設備能否實時地、真實的展示信號設備的真實電氣特性數據，對輔助保證鐵路運行安全暢通具有重要作用。

參考文獻

[1]卡斯柯信號有限公司.MMS2006型微機監測車站系統現場調試手冊[S].2009.

[2]羅磊.關于鐵路信號微機監測系統故障分析及處理措施[J].中國水運（下半月），2014，（10）.