鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在鐵路運(yùn)行中運(yùn)用研究

謝立山

摘? 要：文章在研究中以鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為核心，分析鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，明確硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)，提出鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在鐵路運(yùn)行中的運(yùn)用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)岔道電流故障并排除，保證鐵路運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，并為相關(guān)研究人員提供一定的借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞：鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng);服務(wù)器;故障

Abstract： Taking the railway signal microcomputer monitoring system as the core， this paper analyzes the structure of the railway signal microcomputer monitoring system， defines the hardware structure and software design， puts forward the application of the railway signal microcomputer monitoring system in railway operation， and timely find and eliminate the fault of the fork current， in order to ensure the stability and safety of the railway operation and provide some reference and help for the relevant researchers.

鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化信息技術(shù)，廣泛應(yīng)用在鐵路監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中，在線監(jiān)測(cè)鐵路信號(hào)設(shè)備中的信息，實(shí)現(xiàn)信息量化和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)鐵路運(yùn)行中的安全隱患，進(jìn)而保證鐵路運(yùn)行的高效性和安全性。對(duì)此，為了保證鐵路的安全運(yùn)行，要積極設(shè)計(jì)鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并將其應(yīng)用在鐵路運(yùn)行中，發(fā)揮出鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作用，發(fā)現(xiàn)安全隱患并及時(shí)排除，為鐵路安全運(yùn)行提供重要的保障。在這樣的環(huán)境背景下，探究鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在鐵路運(yùn)行中運(yùn)用具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 開(kāi)關(guān)量采集電路

在鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)量主要監(jiān)測(cè)繼電器、控制臺(tái)按鈕、燈絲、道岔缺口等設(shè)備，及時(shí)采樣處理，為故障判斷形成數(shù)據(jù)依據(jù)。系統(tǒng)中記錄大量開(kāi)關(guān)量狀態(tài)與變化情況，分析并記錄，對(duì)監(jiān)測(cè)到的異常開(kāi)關(guān)量進(jìn)行報(bào)警處理，有效采集時(shí)間在250ms以內(nèi)，減少引出線，設(shè)置隔離措施，進(jìn)而保證設(shè)備安全運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)電路故障診斷，開(kāi)關(guān)量中的各個(gè)子系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，通過(guò)PC機(jī)進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制與采集，間隔時(shí)間為20ms，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電路故障追蹤與診斷。

1.2 電壓在線監(jiān)測(cè)

在鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，模擬量有電壓、電流、電纜絕緣電阻等，將其設(shè)置在采集機(jī)柜中，形成隔離模擬量調(diào)理模板，精度較高，如圖1所示，為模擬量輸入板運(yùn)行結(jié)構(gòu)。

在實(shí)際運(yùn)行中，電壓模擬量具有路數(shù)多、動(dòng)態(tài)范圍大、種類多、安全性高等特征，模擬量精度為0.5%， 通過(guò)電阻進(jìn)行檢測(cè)對(duì)象隔離采樣，可以保護(hù)混線，將高阻值電阻連接到采樣點(diǎn)上，使得被采集對(duì)象不受任何影響，并把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，進(jìn)而提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力。

1.3 電流在線監(jiān)測(cè)

在電流在線監(jiān)測(cè)中，以道岔電流測(cè)量為主，選擇開(kāi)啟式電流傳感器，將其布設(shè)在道岔電流總回路位置，傳感器沒(méi)有直接接觸電流回路，完全實(shí)現(xiàn)在線安裝，依托于電磁感應(yīng)原理，基于電隔離環(huán)境下進(jìn)行直流、交流、脈沖等電流形式的測(cè)量。在實(shí)際應(yīng)用中，開(kāi)啟式電流傳感器中使用線性溫度補(bǔ)償技術(shù)、精密恒流技術(shù)，弱化溫漂對(duì)測(cè)量精度的干擾，其輸入測(cè)量范圍在0-1000A以內(nèi)。采集機(jī)監(jiān)測(cè)道岔DQJ端口，若發(fā)現(xiàn)DQJ被吸起，每10ms就會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行間隔采集，到DQJ落下為止。

2 鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 采集機(jī)處理

在軟件設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)運(yùn)行后，CAN、總線、串口均開(kāi)始初始化，完成后采集數(shù)據(jù)，由CAN進(jìn)行初始化數(shù)據(jù)包的處理和發(fā)送，檢測(cè)CAN緩沖區(qū)是否存在數(shù)據(jù)，解析命令并采集數(shù)據(jù)，由CAN發(fā)送數(shù)據(jù)，對(duì)信號(hào)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，往復(fù)循環(huán)。在采集機(jī)處理中，先是初始化程序，并讀取開(kāi)關(guān)量，并實(shí)施絕緣處理和模入處理，待40ms后進(jìn)行樣本處理，穩(wěn)定開(kāi)關(guān)量，瞬間斷電，命令處理完成又開(kāi)始讀數(shù)。

2.2 模擬量輸入處理

在該模塊中，首先進(jìn)行模入處理，由CPU板利用總線選擇A/D通信線路，實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU中A/D的控制，對(duì)模入板輸入模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，儲(chǔ)存到模擬量?jī)?chǔ)存區(qū)。

2.3 瞬間斷電處理

在電力外網(wǎng)發(fā)生故障而導(dǎo)致電源停電或是電壓波動(dòng)的情況下，信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)立即產(chǎn)生瞬間斷電報(bào)警，每隔40ms進(jìn)行瞬間斷電處理，Sample kgl是瞬間斷電儲(chǔ)存區(qū)，數(shù)值為1， 其瞬間斷電計(jì)數(shù)器數(shù)值+1， 當(dāng)超過(guò)250時(shí)，表明還維持?jǐn)嚯姞顟B(tài);若Sample kgl儲(chǔ)存區(qū)不是1，若在5-200之間，就說(shuō)明瞬間斷電恢復(fù)原狀，不在5-200之間，就說(shuō)明沒(méi)有發(fā)生瞬間斷電情況，瞬間斷電計(jì)數(shù)器為0時(shí)，自動(dòng)返回到主程序。

3 鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

在鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行中，道岔電流曲線可以直接表現(xiàn)出道岔實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，由于道岔類型不同，其電流也有所差異，在系統(tǒng)應(yīng)用中，可以通過(guò)道岔采集機(jī)在線監(jiān)測(cè)道岔電流，通過(guò)道岔轉(zhuǎn)化過(guò)程中的電氣特征，繪制道岔電流曲線，并在日常管理中，查看微機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)比確定道岔電流轉(zhuǎn)換中的異常現(xiàn)象。

3.1 無(wú)電流曲線

通過(guò)萬(wàn)用表進(jìn)行電源排查，判斷電源是否存在異常情況，若沒(méi)有要檢查電壓，查看是否有個(gè)別電源線斷開(kāi)的情況;若電源正常，檢查功能模塊是否和道岔模板連接處配線已經(jīng)斷開(kāi);若模塊電壓、電源均處于正常狀態(tài)，則檢查模塊是否存在破壞的情況;檢查道岔的動(dòng)作時(shí)間，分析采樣線，檢查DQJ記錄，找到故障點(diǎn)并排除故障。

3.2 道岔曲線異常情況

在道岔曲線發(fā)生異常的情況下，查看道岔電流啟動(dòng)時(shí)的曲線和閉鎖后的曲線，檢查道岔自身是否存在問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)扳動(dòng)，檢查道岔動(dòng)作是否存在限制，若沒(méi)有問(wèn)題再檢查道岔配線是否短路、斷路或是接觸不嚴(yán)，若配線正常則檢查模塊是否存在損壞，及時(shí)更換已經(jīng)破損的模塊，保證道岔電流正常。具體故障案例如下所示：

（1）S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。以S700K道岔啟動(dòng)故障為例，如圖2所示，B相電流為0，A、C相電流高，判定B相電源缺相，基于負(fù)載恒定下，缺相電流為0，其他兩相電流為額定電流1.73倍，其電機(jī)線圈會(huì)發(fā)熱，在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中造成電機(jī)燒毀的故障。對(duì)此，在S700K道岔電流中，設(shè)置斷相保護(hù)器進(jìn)行斷相保護(hù)，一旦一相電流發(fā)生斷相后，斷相保護(hù)器會(huì)切斷動(dòng)作電路，使得電機(jī)停轉(zhuǎn)，保護(hù)電機(jī)不被燒損，形成圖中的電流曲線。

（2）S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)空轉(zhuǎn)故障。如圖3為，道岔空轉(zhuǎn)故障現(xiàn)象，道岔5s后動(dòng)作到位并表示出來(lái)，但在圖3中，在5s后，道岔動(dòng)作曲線還在持續(xù)性動(dòng)作，到了13s后停止動(dòng)作，這主要是斷電保護(hù)器的作用，道岔由于自身故障問(wèn)題而不能及時(shí)鎖閉，持續(xù)性發(fā)生空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，在13s后，斷電保護(hù)器會(huì)自動(dòng)切斷電源，保護(hù)設(shè)備不受損害。在5s前動(dòng)作正常，說(shuō)明尖軌和基本軌間存在異物，現(xiàn)場(chǎng)影響因素多，發(fā)生這一情況還需要管理人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘察，找出全部原因，進(jìn)而發(fā)揮出信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并排除，保證鐵路運(yùn)行的安全、可靠。

（3）密檢器故障。分析道岔電流曲線發(fā)生異常后，緩放區(qū)電流曲線臺(tái)階消失，道岔定位未出現(xiàn)表示，把道岔調(diào)到反位時(shí)，其道岔電路曲線恢復(fù)正常，而反位表示也恢復(fù)正常，判定道岔到位，說(shuō)明密檢器發(fā)生故障。發(fā)生這一現(xiàn)象為兩種可能，一是道岔調(diào)位時(shí)，密檢器接點(diǎn)尚未歸位;二是密檢器接點(diǎn)沒(méi)有發(fā)生動(dòng)作，需要管理人員到室外檢查具體情況，調(diào)整密檢器方位，進(jìn)而排除密檢器故障。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在鐵路運(yùn)行中，要完善和優(yōu)化鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，擴(kuò)大界面操作功能，并將鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)際，通過(guò)信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在線監(jiān)測(cè)道岔電流，通過(guò)道岔轉(zhuǎn)化過(guò)程中的電氣特征，繪制道岔電流曲線，查看微機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)比確定道岔電流轉(zhuǎn)換中的異常現(xiàn)象，及時(shí)排除鐵路運(yùn)行中的故障，進(jìn)而保證鐵路運(yùn)行的可靠性和安全性。

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