淺析數據分析在信號集中監測報警中的應用

王歡 張繼承

摘? 要：集中監測系統是鐵路信號設備安全的重要保障，是信號設備實現“預防修”和“狀態修”相結合的必要手段。但是隨著大量設備接入集中監測系統，造成報警頻繁，信息量多、準確性低。針對上述問題，通過監測信號設備的運用狀態，將采集數據與歷史數據進行對比分析，篩選有效報警信息，發揮監測故障預警優勢，及時發現并處理設備隱患，確保信號設備安全、可靠、穩定運行，有效保障高鐵行車安全。

關鍵詞：集中監測;數據分析;報警處理;軌道電路;道岔

中圖分類號：TP274.2? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）16-0028-03

Application of Data Analysis in Centralized Signal Monitoring and Alarm

WANG Huan，ZHANG Jicheng

（Xian High Speed Railway Infrastructure Section of China Railway Xian Group Co.，Ltd.，Xian? 710016，China）

Abstract：The centralized monitoring system is an important guarantee for the safety of railway signal equipment，and a necessary means for the signal equipment to realize the combination of “preventive repair” and “condition repair”. However，as a large number of devices are connected to the centralized monitoring system，it causes frequent alarms，large amounts of information，and low accuracy. In response to these problems，by monitoring the operating status of the signal equipment，comparing and analyzing the collected data with historical data，screening effective alarm information，giving full play to the advantages of monitoring failure early warning，timely discovering and handling equipment hidden dangers，ensuring the safe，reliable and stable operation of signal equipment，Effectively guarantee the safety of high-speed rail traffic.

Keywords：centralized monitoring;data analysis;alarm processing;track circuit;turnout

0? 引? 言

信號集中監測系統是監測高速鐵路信號設備狀態、發現設備隱患、分析故障原因，加強設備結合部管理、反映設備運用質量，指導現場提高設備維護水平和維護效率的重要信號設備。信號集中監測主要監測對象為道岔、軌道電路、信號機、電纜對地絕緣、漏流等地面設備及聯鎖、列控、TDCS/CTC、電源屏等信息設備，同時還與防災、環境監測等系統接口監測[1]，并具備三級報警功能。

在實際工作中，根據《鐵路信號維護規則》及《信號集中監測系統維護管理細化措施》高鐵信號設備實行段、車間、工區三級調看分析制度，每日對管轄范圍內各站所有正線設備（含區間）集中監測數據全面調看分析，分析數據處理報警信息、監督現場Ⅰ、Ⅱ級施工及垂直天窗作業情況和現場故障信息，重點分析監測異常數據及設備運行狀態、質量。及時發現設備隱患，防止設備故障。

但是在日常的監測調看分析中發現，某些設備在同一時段報警，以及在一段時間內頻繁報警等現象經常發生，尤其是新開通線路或者新接入設備報警有時可達每天數百次。監測設備多，干擾信息多，報警數量大，處理難度大等問題日益突出，迫切需要對信號集中監測系統報警信息進行全面梳理、分析、優化、處理。

1? 系統報警存在問題分析

信號集中監測分析的主要數據對象分為狀態量、模擬量和曲線三大類。現場實際工作中發現，狀態量批量報警多是由于特定因素導致，如外電網斷相會導致外電網超限以及電源屏的一系列報警，網絡連接狀態異常導致設備在一段時間內頻繁報警等。

模擬量超限報警信息多，主要集中在電源屏、軌道電路、信號機等設備，如上、下限設置選擇標準不合理、不統一或配置錯誤導致的報警;信號集中監測系統與其他信號設備和子系統接口配置文件不一致造成報警[2]。

曲線對于道岔異常不能自動報警，需分析人員逐條調閱曲線進行分析。由于高鐵道岔動作頻繁，分析人員需要調閱的曲線數據量大，容易忽視對隱患曲線的及時發現和處理。

段、車間和工區通過建立監測調看分析臺帳，瀏覽分析電源屏電壓、日報表、日曲線;軌道電路電壓、日報表、日曲線;道岔功率、動作電流曲線;電碼化電壓（包括電流）日報表;信號機點燈電流日報表;軌道電路相位角日報表;移頻發送、軌入電壓日報表;ZPW2000設備的主軌、小軌電壓日報表及日曲線;環控設備日報表;站機與服務器通信狀態檢查，對產生的報警和預警信息逐條進行記錄。從監測數據、報表曲線、報警等信息中發現問題，分析問題原因，記錄處理結果并將處理前后的數據對比。每天處理重點報警信息，監督現場作業，遇到特殊情況，如管內有涉及聯鎖試驗的重點作業及施工時，增加調看分析次數，并由集中監測中心對天窗結束后的第一趟列車的列車進路鎖閉、信號開放、軌道電路電壓及碼型等信息進行追蹤盯控分析。

2? 報警信息數據分析及案例

對各站的信號集中監測系統報警信息按電源屏、道岔、軌道電路、信號機、外電網、聯鎖、列控、CTC等設備分類，建立設備電氣特性數據、曲線等分析表，通過和報警數據、故障數據進行對比分析選取設備電特性閾值，設置報警曲線和設備運行參考曲線，及時“預警”設備故障隱患。

2.1? 電源屏報警情況分析

以西安北站為例，對電源屏引入電源電壓與電源電流進行分析。

電源屏引入電源電壓：通過對大量歷史數據分析，正常情況下電源屏引入電源電壓變化幅度較小。通過將報警閾值范圍調小，使監測預警更加靈敏，達到預防效果。

電源屏引入電源電流：結合電源屏實際負載確定引入電源電流的上、下限報警閾值[3]。由于異常情況的發生多由電流上升引發，需更加注重上限閾值的選取，及時發現故障隱患。

2.2? 軌道電路電壓報警情況分析

軌道電路調整電壓：將軌道電壓日報表中電壓調整最高及調整最低與前期數據進行比對，出現紅色報警或最高、最低值相差較大（大于2 V）的區段，根據發生時間分析日曲線。

軌道電路分路電壓：將軌道電路月曲線中分路不良曲線與正常電壓分析比較，發現分路殘壓高的（出現報警或大于3 V），及時進行分析處理。

區間設備發送電壓：比較移頻發送電壓日報表中最大值與最小值數據，發現有報警或相差較大（大于5 V）時，需進一步分析日曲線。

案例分析1：咸陽秦都站ZPW2000軌道電路主軌電壓超限報警，通過調看101DG日趨勢曲線發現，101DG接收入口主軌電壓在21：57：29由357 mV下降至348 mV，22：10：05電壓由348 mV下降至318 mV，共下降40 mV左右，如圖1所示。101DG接收入口主軌電壓正常的范圍為341 mV～375 mV。

同時發現10961AG電壓由439 mV下降至422 mV，下降17 mV左右，也為超限報警狀態，查看站場圖發現，101DG與10961AG為相鄰軌道電路，電壓同時出現下降，初步分析判斷為分割絕緣問題，經現場檢查發現101DG/10961AG南股軌端絕緣3.8 Ω，聯系工務專業進行更換后軌端絕緣24.5 Ω，電壓恢復正常，防止了故障的發生。

案列分析2：楊凌南站10608G-ZJS分路殘壓出現報警，查看日曲線，根據報警時間定位分析10608G-ZJS的接收電壓日曲線，分析發現車列出清瞬間，電壓瞬間變化，占用時分路殘壓為零。同時10620G-ZJS調整最高出現報警，根據報警時間定位分析10620G-ZJS的接收電壓日曲線，同時發現車列出清瞬間，電壓瞬間變化，出現超高報警，判斷為有瞬時干擾造成。通過對10620G-XJS和10608G-ZJS小軌接收電壓的調看，發現小軌接收電壓不穩定，經常出現20 mV波動，對此共性問題，用移頻表監測仍然有電壓波動，重點對室內外接地點進行檢查，定性為輕車跳動影響，并列入檔案，對以上區段問題繼續追蹤。

2.3? 道岔電流曲線報警情況分析

西安北站道岔采用ZDJ9型電動轉轍機，其直流電機動作電流基本曲線主要分為4個區：

解鎖區：道岔啟動時電流較大，齒輪轉動32.9°后帶動齒條快完成解鎖。

動作區：道岔解鎖后，完成空動距離，帶動轉轍設備動作。

鎖閉區：尖軌到位后，啟動電路斷開，道岔鎖閉，一般鎖閉電流比動作電流略大。

緩放區：道岔鎖閉后，由于繼電器1DQJ具有緩放作用，所以，出現一段為零的直線。

分析道岔轉轍機使用過程中的數據發現：道岔啟動峰值高，說明啟動電路有短路或半短路情況;解鎖電流大，分析鎖閉圓弧缺油、解鎖時有卡阻、壓力大、摩擦電流大或道岔重等;動作電流大，分析是轉換阻力大，如滑床板臟，吊板、桿件蹭枕木，別卡、袖套缺油銹蝕或轉轍機內部機械部件缺油有摩卡現象;鎖閉電流較大，分析是密貼過緊、尖軌夾異物、吊板、上臺困難、尖軌入基本軌刨切槽時卡阻等。

案例分析1：17：01：05調看臨潼東站8#X3道岔啟動曲線時發現道岔反位到定位曲線不良，如圖2所示。立即申請要點上道處理，經現場檢查發現，8#X2左右均有0.6 mm吊板現象，8#X3至8#X4、支距跟端均有大于1 mm吊板。處理方式為工務8#X3前后水平落1 mm，密檢器及其以東四塊枕木水平調整1 mm。調整后8#X2及8#X3后吊板現象消失，芯軌整體動作均勻，電務調整8#X3密貼定位加半圈，處理后調看曲線良好，如圖3所示，有效預防了道岔故障發生，保障了行車安全。

案例分析2：西安北站146#道岔故障報警，調看曲線發現定位向反位扳動時，道岔轉到底近10秒后才給出道岔表示，檢查室外設備良好，檢查室內斷相保護器吸起在道岔轉到底時近10秒不落下，經調看電流曲線發現有兩相電源在道岔鎖閉后仍有電流存在，判斷為道岔啟動電路中混入了其它電源。經檢查，微機監測電纜絕緣測試采集線上混入了自閉電源，造成道岔鎖閉后，電機電路中有電流存在，斷相保護器不落下而導致表示電路遲遲未能構通。經試驗發現，此處使用的新型的斷相保護器為斷相保護線圈與停止繼電器合二為一的設計，根據其原理，判斷為啟動電路中混入的其它電源對斷相保護器的時間電路的干擾，使斷相保護器延遲落下，通過這個故障也檢驗出了新型的斷相保護器存在抗干擾性較差的缺陷。

3? 結? 論

通過集中監測系統分析采集電壓（或電流）的數據波動幅度、曲線的波動變化、波動情況出現的頻率及當時站場的狀態等，判斷設備運行狀況，排除篩選錯誤信息。通過集中監測各項數據、曲線分析進行報警信息的處理，及時發現設備問題及設備隱患，掌握設備薄弱環節，克服設備缺點，確保高鐵行車安全。

參考文獻：

[1] 武漢鐵路局電務處.信號集中監測信息分析指南 [M].北京：中國鐵道出版社，2015.

[2] 謝東峻.信號集中監測系統報警優化措施探討 [J].鐵道通信信號，2017，53（11）：20-21+25.

[3] 陳桂明.高速鐵路信號集中監測系統報警信息整治與優化 [J].高速鐵路技術，2018，9（4）：35-37+92.

作者簡介：王歡（1985.04—），女，漢族，河北深澤人，畢業于石家莊鐵道大學，信號專業工程師，碩士研究生，研究方向：交通信息工程及控制;張繼承（1978.09—），男，漢族，陜西鳳翔人，信號專業工程師，正科級，本科，研究方向：鐵道信號。