淺談信號集中監測系統在普速鐵路中的工程應用

摘? 要：在新時代下，我國積極發展鐵路建設，使鐵路行業智能化和自動化水平大幅提升，在目前的鐵路作業中，對普速鐵路信號設備的狀態監測需求越來越大，所以信號集中監測系統應運而生。普速鐵路信號集中監測系統成為確保行車安全的重要行車設備，對于保障信號檢測設備穩定運行有重要意義。文章結合現場施工經驗，分析了普速鐵路信號集中監測系統工程應用情況，提出了日常維護的關鍵內容。

關鍵詞：普速鐵路;智能化;集中監測;行車安全

中圖分類號：TP277? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2021）18-0149-03

Abstract： In the new era， China is actively developing railway construction， which has greatly improved the intellectualization and automation of the railway industry. In the current railway operations， the demand for state monitoring of normal speed railway signal equipment is increasing， so the centralized signal monitoring system has emerged as the times require. The normal speed railway centralized signal monitoring system has become an important driving equipment to ensure the safety of driving， and it is of great significance to ensure the stable operation of the signal detection equipment. Combined with the on-site construction experience， this paper analyses the engineering application of normal speed railway centralized signal monitoring system， and puts forward the key points of daily maintenance.

Keywords： normal speed railway; intellectualization; centralized monitoring; driving safety

0? 引? 言

近年來，我國鐵路發展迅猛，信號系統越來越智能化以及自動化。在普速鐵路現場應用的各種類型的信號設備是否能夠穩定、高效的運行已成為影響列車安全、高效、精確運行的關鍵點。于是，鐵路電務管理部門需要對現場信號設備的運行狀態進行實時了解和監督，這樣才能夠方便現場維護人員能夠及時、準確的判斷現場故障點，進行符合現場需求的應急處置和故障排查，這就對鐵路現場使用的信號集中監測系統提出了更高、更全、更智能的要求[1];同時，信號集中監測系統是否具備管理、監測、展現、分析、統計和查詢現場信號設備狀態的功能，是提高現場電務部門維護水平和保障運營安全的關鍵因素[3]。

根據參考文獻，了解了現階段行業研究重點，其中文獻2研究了信號集中監測系統的主要技術特點，提出了信號檢測未來的發展方向，為信號監測能夠發揮最大作用提供了有力的建議及措施。文獻3介紹了信號集中監測系統具體組成及作用，分析了在電務段使用中存在的隱患、不足等問題，并提出了對應的解決措施[2]。文獻10介紹了信號集中監測系統發展歷程以及主要作用，研制了一種新穎的設備原型和組織架構，指出了系統未來發展方向。以上文獻均偏重于設備技術研究，并未對工程應用進行全面的介紹，本文結合日常應用情況，通過分析研究信號集中監測系統在普速鐵路電務段的應用情況，進一步分析信號監測系統的工程應用特點和維護需求，為后續深度智能化發展提供借鑒。

1? 系統基本結構及應用

1.1? 系統總體結構

信號集中監測系統采用了網絡化以及模塊化的結構，方便結合現場實際情況進行靈活配置，可以分為集中或分散設置用來適應不同的信號系統要求，是一種信號設備的綜合集中監測管理平臺。信號集中監測系統主要總體結構如圖1所示。

1.2? 系統應用

信號集中監測系統的故障處理過程在現階段電務系統現場應用中較為復雜，大多數情況的處理方法需要其他的系統進行配合，存在數據孤島，故障處置流程單一，維護信息化程度弱，以人工分析和判斷故障為主，急需通過知識原理處理現場故障、智能化算法或完善的處理故障體系來實現運維管理。

（1）車站監測網：由監測站機、數據采集以及通信設備組成車站監測網。車站的集中管理設備即站機系統，通過采集的信息進行數據分類和處理、存儲，通過監測網將現場設備狀態信息上傳至遠程監測管理平臺，具有良好人機交互。整體設計靈活而且具有擴展性，方便后續車站設備更新換代卻不影響既有設備。

（2）電務監測子系統：主要包括通信前置機、各類服務器以及數據庫等。其關鍵功能有接收、存儲數據、發送命令、數據查詢、反饋信息等操作功能，是全部數據信息的綜合管理樞紐。

（3）鐵路局電務監測子系統：其監測范圍內的各電務監測子系統與上級監測系統和下級監測系統進行通信與數據交換。主要設備有各類服務器、監測終端機和各類工作站等，管轄多個電務監測子系統。

（4）國鐵集團電務監測子系統：可接受所有下級信息，供技術人員操作查詢，是監控系統核心，屬于頂端管理層。

（5）廣域網數據傳輸子系統：分為基層網以及上層網。在基層網即車站與電務段間的網絡采用的組網方式為環形組網方式，具體為以5至12個車站為一個環形網絡。同時以大于等于2 M通道抽頭方式與電務段星型連接。電務段與鐵路局、國鐵集團上層網采用不低于2 M通道星型連接的組網方式[5]。

1.3? 系統監測對象

信號集中監測系統監測的設備很多，如聯鎖設備、列控系統、電源屏、組合架、軌旁設備等，具體分為模擬量信息、開關量信息以及與具備自診斷功能的設備進行通信等三大類，監測對象如圖2所示，從而實現對現場環境狀態進行綜合監測采集、監控和展示[4]。

2? 系統工程應用中面臨的問題

隨著國內普速鐵路的快速發展，對車站智能運維提出了較高的要求，在實際應用中傳統的信號集中監測系統也逐漸表現出了一些不足和問題，主要體現在以下幾方面。

2.1? 故障分析與診斷處理水平較低

目前，信號集中監測系統的故障處理過程在電務系統現場應用中還處于比較低級的狀態，以狀態展示為主，信息化程度低，大多數情況需要人工進行故障判斷和分析，缺乏智能化的故障診斷功能。

2.2? 監測范圍需要擴充及細化

雖然目前監測系統已經較為全面，但是一些關于信號系統的視頻監控信息、安全數據信息、板卡級信息等不在監測范圍，所以還需要通過靈活性和可擴展性的設計盡量可以使系統監測到更多現場設備信息，同時對于已經在監測范圍內的設備，還需要進一步精細化。

2.3? 現有的采集方式存在問題

新增較多的配線，提高了成本。例如采集信號機的電流時，需要對控制電路進行電纜繞線，增加了電纜破損的風險，同時對五線制三相交流控制電路進行信息采集時，由于端子不在同一組合里，需要在不同組合采集，配線較多。再如由于交流轉轍機的電源都是獨立電源，所以增加現場采集設備，使得對設備運維工作量增加[4]。

2.4? 監測功能需要擴展

目前主要檢測范圍為現場的信號設備，對電務系統級設備的監測較少。同時，眾多的子系統如軌道電路故障監測、區間邏輯檢查設備監測等也逐漸開始應用。但是由于每個監測子系統的使用的網絡標準和平臺不一致，這樣使得每個監測子系統只能在站段局部使用，其現場監測信息也無法和其他子系統交互，存在數據孤島。所以如何構建統一的信息平臺，實現生產和管理的資源整合，是未來監測系統信息化建設發展方向。

3? 主要解決措施

3.1? 完善監測系統分析能力

現階段的功能主要集中于現場設備狀態的監控和顯示，缺乏統一的協同分析能力，其中目前的展現形式較為機械化，本質上是信號集中監測系統自身智能分析的存儲的案例經驗庫、知識點等有一些欠缺，不能靈活的應對現場復雜的信號設備產生的異常數據曲線、報警信息等，還需進一步完善。后期需要從信號系統的整體情況，綜合性的分析和比較，提供對故障現象的分析，例如針對現場道岔失表示等故障，可以結合電源屏、表示回路中的電路情況、以及動作回路中的電流電壓情況，進行數據收集和智能分析，為維護人員提供較清晰的故障分析原因和指明大致的故障點，協助現場人員快速實現故障定位和處理。

3.2? 增加監測系統的功能

在既有基礎上，拓展監測系統的功能也是非常有必要的。例如由于自然環境（冰雪、石渣、巖體脫落）的影響，有時會造成道岔尖軌與基本軌之間卡組，所以增加尖軌視頻監測也很重要。其次監測系統中還可以增加動態環境監測、列控軌道電路維護機信息監測、按鈕操作監測和板卡級監控等功能[5-7]，增強現場設備可維護性。

3.3? 電務綜合監測及管理

將構建一個包括國體集團、鐵路局和電務段、工區和設備供應商在內的電務綜合管理平臺[7]。通過該平臺對電務部門的各種信息資源整合，也可與其他部門進行信息交互。管理平臺將電務段設置為所有監測數據的數據中心，電務段數據中心將所有的作業管理等信息整合匯總，包含設備管理、生產管理、應急指揮、經營管理、網絡辦公、系統維護等內容，所有的管轄范圍內的應用終端可以WEB方式進行遠程訪問[8，9]。通過電務綜合監測及管理平臺對現場監測信息進行收集整理并分析，對傳統的作業操作方式以及作業操作過程進行一些創新和優化，提高站段作業效率，有力推動鐵路電務信息化建設，整個平臺的管理功能如圖3所示。

3.4? 加強維護人員的管理

配置專業信號人員，對監測系統需要進行定期的維護和管理，機器總會產生問題，如系統中文件發生故障（數據傳輸過程中亂碼），導致工作人員接收不到現場實時正確的信息;或通信通道發生故障，造成工作人員與現場狀態不能同步，對車站作業造成很大影響;或監測設備與現場設備信息傳輸故障等等。因此，要配備專業的維護人員，根據反饋的狀態信息及時分析和處理相關故障，做到應急事故的高效、準確和及時的處置。在整體日常維護過程中，需要根據車站規模、檢測系統運行情況，合理調配信號人員[6-8]。

3.5? 增強跨專業的技術融合

往往現場出現某一種故障都是由于多種信號設備之間的相關影響和故障疊加導致的，所以需要增強監測系統之間的信息融合，打破各個具備自診斷功能設備的信息壁壘，實現關鍵信息共享并利用大數據處理和分析，結合以前的經驗內容，通過技術分析實現對現場故障點的分析[9]。例如道岔失表示故障，有可能是電源屏某模塊故障導致的表示電壓不足，又有可能是室內道岔表示控制回路的故障，也有可能是室外轉轍機的機械故障，是一種多原因的綜合故障，需要監測系統中各個不同的監測模塊進行綜合比較和聯合分析，才能夠快速地找到具體的故障原因。

4? 結? 論

信號集中監測系統作為重要的機電設備，其工程應用情況對國內普速鐵路的發展具有積極意義。本文通過介紹信號集中監測系統在普速鐵路電務段的應用情況，進一步分析了信號監測系統的工程應用問題，對日常的專業維護提供了有效保證，也為未來信號集中監測系統的發展提供了借鑒作用。

參考文獻：

[1] 劉賀軍，胡亞峰.鐵路信號集中監測系統研究 [J].鐵路通信信號工程技術，2013，10（5）：20-25.

[2] 郭亞萍.電務段信號集中監測系統的維護探討 [J].數字通信世界，2019（10）：243.

[3] 焦陽.微機監測采集原理及調試維護要點 [D].北京：中國鐵道科學研究院，2017.

[4] 付冬琴.論鐵路信號集中監測系統的應用與發展 [J].中國新通信，2018，20（16）：116.

[5] 王曉鵬.鐵路信號集中監測系統的分析與運用 [J].人民交通，2019（6）：71-72.

[6] 李變芳.信號集中監測系統的運用和管理 [J].太原鐵道科技，2013（1）：46-48.

[7] 李鴻強.試論鐵路信號集中監測系統的應用與發展 [J].中小企業管理與科技（下旬刊），2016（2）：212.

[8] 陶俊宇.信號集中監測系統的研究和應用 [D].北京：中國鐵道科學研究院，2021.

[9] 任小東，張永麗，牛旭龍.鐵路信號集中監測系統安全隔離機制研究 [J].鐵道通信信號，2020，56（3）：22-24.

作者簡介：韓東輝（1972—），男，漢族，內蒙古包頭人，中級工程師，本科，研究方向：鐵道信號及自動控制。