淺談CSM-TH型信號集中監測道岔不動作無表示報警邏輯

翟阿南

摘要：隨著鐵路信號集中監測系統（下文簡稱“CSM”）的普遍使用，利用CSM實時監測對各類信號設備的故障報警尤為重要，2020年新建滬通鐵路后出現一種故障現象，室外轉轍機在未動作的情況下，室內從CSM上觀察道岔定位、反位發生瞬間跳變。本文通過現場實際需求和現象，提出可行的方案，能夠有效監測轉轍機繼電器瞬間跳變的故障現象并及時報警。

關鍵詞：CSM;道岔無動作;報警邏輯

一、CSM報警邏輯概述

信號集中監測是面向高速鐵路及普速鐵路信號領域的綜合性維護支持系統，集實時數據采集、數字通信、數據處理、多任務協調、圖文顯示為一體，是保證行車安全、加強信號設備結合部管理、監測信號設備狀態、發現信號設備隱患、分析信號設備故障原因、輔助故障處理、指導現場維修、反映設備運用質量、提高電務部門維護水平和維護效率的重要行車設備，是信號設備的綜合性維修平臺。CSM系統功能是監測信號設備狀態、發現信號設備隱患、分析診斷信號設備故障、實現信號子系統接口信息安全監督、輔助和指導現場維修及故障處理，提高電務系統設備運用質量和維護水平的重要信號設備。主要功能之一就是信號設備故障預報警。

CSM應實現自動分析采集及接口數據的功能。在設備存在隱患時，提前發現設備隱患;在設備故障時，診斷定位故障范圍及原因。本論文主要論述的是道岔轉轍機的智能診斷，通過CSM系統界面的道岔表示報警提示繼電器的異常，分析設備故障原因。

CSM-TH的系統架構是通過數據配置編寫條件表達式，滿足報警觸發條件的邏輯關系式實現的各類報警。

報警配置文件包括alarmconfig.xml，單個報警配置文件，其中單個報警配置文件中的觸發條件要關聯道岔設備的屬性。

二、報警邏輯功能實現說明

為實現該報警，制作單個報警配置文件命名為道岔1DQJ不動作無表示報警.xml，記錄報警時的報警描述定義為“發生道岔無表示[非正常動作]”。

該報警功能實現軟件方面功能需要考慮的內容有：監測自采集的定反位表示開關量，1啟動繼電器開關量，聯鎖系統接口送的定反位開關量，集中監測系統CAN通信的處理方式，轉轍分機輪詢的時間，監測系統上位機收到轉轍分機的應答時間幀的有效性，監測系統讀取分機的次數，開關量的變化時間。

該報警功能實現硬件方面功能需要考慮的內容有：車站工控機匹配電阻應為120歐姆，現場梳理CAN線的連接關系是否清晰，確保通過CAN線連接的各個設備之間不存在干擾的問題。

結合CSM系統接收的系統接口信息和采集的開關量，做出報警判斷條件，最后一次定位或者反位開關量在短時間內落下過，轉轍機并未發生轉動即1啟動的開關量最后一次吸氣的時間大于20秒，并且當前1啟動的開關量是落下的。

經過研究得出以下報警邏輯：

（（$dev1.定位表示開關量.laststate0time > 3&$dev1.定位表示開關量.laststate0time < 6）|（$dev1.反位表示開關量.laststate0time < 6&$dev1.反位表示開關量.laststate0time > 3））&（$dev1.1DQ繼電器開關量.laststate1time > 20&$dev1.1DQ繼電器開關量.state！= 1）

以上報警邏輯的含義為：道岔定位開關量或者反位開關量在3秒內有落下過，道岔1啟動繼電器開關量在20秒前吸起過，且道岔1啟動繼電器開關量目前不是吸起而是落下。

這樣的配法可以讓信號集中監測系統軟件監測小于1秒的開關量變化。道岔1啟動繼電器開關在20秒前吸起過，且道岔1啟動繼電器開關量目前不是吸起，說明道岔在這一時刻狀態正常且無轉動，從而判斷在3秒內有沒有定反位開關量的變化，如果有就屬于道岔非動作有故障。

三、報警邏輯現場試驗

軟件及數據配置完成后，需要在現場利用真實環境天窗時間內對軟件功能進行驗證。現場通過斷轉轍機所在組合的空開方式進行試驗，模擬轉轍機定位表示或者反位表示瞬間落下又吸氣的條件，道岔分表示變化超過1秒可以正常產生“道岔無表示[非正常動作]報警”。

將上述報警邏輯配置文件部署現場后，經過試驗，可以報出小于1秒的道岔定反位開關量變化的報警，證明報警邏輯條件有效，（如圖1所示）。

圖1 報警邏輯配置文件部署示意圖

報警邏輯在實際運用中是否可行，需要長期試驗觀察，在觀察中發現在特定的情況下存在誤報警的情況。

CSM系統研發人員分析下位機軟件，日志分析雖然讀取數據成功，但時間從47ms變到625ms，讀取數據4次，前3次失敗只有第4次讀取成功（如圖2所示）。數據讀取時間由32ms變到282ms，讀取數據3次，但只有第3次才真正存儲了接收到的數據（如圖3所示）。

排查了CAN通信的數據處理，做出如下措施，讀取周期內一旦收到CAN數據，將所有收到的數據都記錄到日志中，上位機軟件同時收到同分機和同命令的應答才算成功，如果時間幀不能保證有效性，可以考慮讀取多次的方式來解決并增加命令符0x60等待時間。2020年10月22日太倉通滬場產生誤報警（如圖4所示）。

圖4 太倉通滬場產生誤報警

道岔在正常轉動時產生無表示誤報警，分析站機log日志，發現產生誤報警時間段報出問題如下：處理分機讀取應答數據錯誤，“CsmthStation_CanReadAnswer Error.log”存在分機9讀取應答數據錯誤，錯誤碼2。數據幀時間：16ms，分機：11<-->11，類型：0x10<-->0x60，分機或類型不匹配。

針對以上日志可分析采集分機發生錯誤時站機應及時重置，故修改CAN接口配置文件CANConfig.xml，增加語句“<IsAlawaysReset value="true"/>”。

站機軟件同步要做分機中斷時立即重置的機制，修改動態庫CanComm.dll。

用戶在操作調閱道岔曲線時出現道岔曲線讀取失敗的現象，經系統分析后需在配置中增加0x60命令等待時間，優化CAN通信的數據處理。

此報警配置文件和相應動態庫在車站部署試驗運行兩個月后，沒有誤報和漏報的情況。

四、結束語

對于報警類的新功能新需求的開發和產品實現要充分考慮實施的各個環節，同時在室內和現場做好充足的實驗條件去驗證。

硬件方面考慮系統設備的電阻性能，各個硬件之間的連接關系，以及硬件的采集原理和通信方式。

軟件方面考慮邏輯表達式所運用的數據來源是否是多元的，自身系統采集的以及外部系統傳輸的信息，配置文件與動態庫之間要匹配，可以通過增加命令符的方式進行軟件優化。

現場試驗時充分利用日志保存的信息進行分析，同一個問題現場多個原因要逐步分析。

針對轉轍機動作時開關量的邏輯判斷實現報警進行故障分析，通過實際運用并不斷優化該報警條件，提高了信號集中監測設備對道岔無動作無表示的報警準確性，減少了誤報和漏報。系統實現了真實的報警功能并在上海局滬通線得以運用，可正確指導電務維護部門在天窗時間上道檢修轉轍機各個節點工作狀態，及時排除信號設備隱患，保障行車安全。

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