信號微機監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用與研究

趙文卿

【摘 要】 分析信號微機監(jiān)測系統(tǒng)的功能和應(yīng)用，研究微機監(jiān)測系統(tǒng)信息采集的關(guān)鍵技術(shù)，對典型微機監(jiān)測設(shè)備故障進行分析、思考。

【關(guān)鍵詞】 微機監(jiān)測系統(tǒng) 信息采集技術(shù) 故障分析思考

1 引言

信號微機監(jiān)測系統(tǒng)是電務(wù)部門進行設(shè)備維修、故障分析的重要突破口，是保證行車安全的重要設(shè)備。信號微機監(jiān)測系統(tǒng)通過監(jiān)測并記錄信號設(shè)備的主要運行狀態(tài)，為電務(wù)部門掌握設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)和進行事故分析提供科學(xué)依據(jù)，是實現(xiàn)設(shè)備“狀態(tài)修”的必要手段。同時，系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)分析判斷功能，當(dāng)信號設(shè)備的工作狀態(tài)超出了設(shè)定的范圍時，系統(tǒng)將自動報警，起到“早發(fā)現(xiàn)、早治療”的效果。本文通過對TJWX-2000型鐵路微機監(jiān)測系統(tǒng)研究、分析，參考故障案例，提出切實可行的故障處理方法，提高故障處理效率，確保行車安全。

2 TJWX-2000型鐵路微機監(jiān)測系統(tǒng)功能

（1）道岔監(jiān)測：道岔動作監(jiān)測，是對道岔動作電流的采集，采用穿心感應(yīng)式電流傳感器來完成。監(jiān)測道岔轉(zhuǎn)換實際上就是監(jiān)測道岔在轉(zhuǎn)換中的電流大小，電流過大，說明轉(zhuǎn)換中存在阻力，道岔容易發(fā)生故障。

（2）電纜絕緣監(jiān)測：信號電纜是控制電源與設(shè)備之間的連線，直接關(guān)系到信號操作的有效性，因此對每一條纜芯的絕緣性能測試顯得十分重要。由于電纜芯線數(shù)量多，人工一根一根測試耗時較長。所以我們借助于微機監(jiān)測系統(tǒng)，將每根電纜通過繼電器組成的樹型陣列接點開關(guān)，連接到監(jiān)測機柜，將每條電纜芯線順序、逐一地接入測試電路。

（3）電纜對地漏流監(jiān)測：各電源線是否破損和漏電，及時發(fā)現(xiàn)線路故障消除設(shè)備隱患，對電務(wù)維修工作非常重要。監(jiān)測系統(tǒng)與電纜絕緣監(jiān)測共用1套測試繼電器組合，用1個繼電器作為監(jiān)測電纜絕緣和電源漏流的區(qū)分條件。電源屏各種輸出電源對地漏流的監(jiān)測直接關(guān)系到安全生產(chǎn)，因此電務(wù)人員只能在 “天窗”內(nèi)進行人工啟動，自動測量。

（4）熔絲斷絲及燈絲斷絲監(jiān)測：根據(jù)現(xiàn)有電氣集中站機械室的熔絲報警設(shè)備，系統(tǒng)從機械室熔絲報警電路排架燈處，取出表示燈實時判別記錄條件，并通知值班人員處理。

（5）軌道電路監(jiān)測：一是采集50HZ交流連續(xù)式軌道電路接受端交、直流電壓。二是采集25HZ相敏軌道電路交流電壓。三是采集25HZ相敏軌道電路相位角。

（6）開關(guān)量監(jiān)測：采集站內(nèi)和區(qū)間站場運用狀態(tài)開關(guān)量以及各種功能性關(guān)鍵繼電器狀態(tài)。

（7）電源屏電壓監(jiān)測：對電源屏各項電壓的輸入、輸出進行監(jiān)測、兩路電源及一路瞬間斷電監(jiān)測、相序監(jiān)測。

（8）外電網(wǎng)質(zhì)量綜合監(jiān)測：采集外電網(wǎng)電流時，使用WB的交流電流互感器。采樣時將外電網(wǎng)輸入的A、B、C三相分別穿過3個交流電流互感器，交流電流互感器輸出接到外電網(wǎng)監(jiān)測單元。采集外電網(wǎng)電壓時，將電壓采樣線接到外電網(wǎng)隔離箱。外電網(wǎng)隔離箱的保險管和衰耗電阻，對采樣信號起隔離保護作用，信號經(jīng)過外電網(wǎng)隔離箱的衰耗隔離之后，輸出到外電網(wǎng)監(jiān)測單元。通過以上方式監(jiān)測外電網(wǎng)電流、電壓。

3 關(guān)鍵采集技術(shù)

3.1 電壓互感器（PT）技術(shù)

電壓互感器是利用電磁感應(yīng)原理將高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓的一種特殊的變壓器，以單相雙繞組變壓器為例說明其基本工作原理（如圖1）。

當(dāng)一次側(cè)繞組上加上電壓 1時，流過電流 1，在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通1，這些磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側(cè)繞組分別感應(yīng)電勢1，2，感應(yīng)電勢公式為：E=4.44fNm，式中：E--感應(yīng)電勢有效值，f--頻率，N--匝數(shù)，m--主磁通最大值。由于二次繞組與一次繞組匝數(shù)不同，感應(yīng)電勢E1和E2大小也不同，當(dāng)略去內(nèi)阻抗壓降后，電壓1和2大小也就不同。歸根到底，電壓互感器就是通過磁勢平衡作用實現(xiàn)了能量的傳遞。

3.2 單向性隔離采集技術(shù)

單向隔離采集技術(shù)的根本目標(biāo)是提高采集的安全性。對于燈絲電流mA級電流采集以及2000A區(qū)間移頻毫伏級軌出2電壓等特殊信號的采集，確保信號作用的方向從被測設(shè)備端至測試設(shè)備端，并且確保不可逆，即采集設(shè)備短路、斷路，混入干擾信號都不會影響被測設(shè)備的正常工作。

如圖2所示，對于不能采用電磁隔離的信號，可以采用光電隔離技術(shù)。

3.3 分流器采集技術(shù)

精密電流分流器內(nèi)有五個非常穩(wěn)定、精密的電阻（0.001、0.01、0.1、1及10Ω），它是被用來測量從0.02A到220A的交直流電流。以精密電流分流器為基礎(chǔ)制成的傳感器基本上是與高精度數(shù)字萬用表的交直流電流檔測量相同之功能，可提供的精確度（小于0.5%），溫度系數(shù)（小于10PPM/℃）以及更寬廣的范圍（0.02A到220A）的測量。

交直流電流測量的原理是依據(jù)歐姆定律I=V/R，流經(jīng)電阻上的電流為電阻上的電壓除以電阻而得。如圖3所示。

分流器實際是一電阻值較穩(wěn)定的電阻材料（如康銅，錳銅），把它串接在主回路中，相當(dāng)于串接一導(dǎo)體。目前運用的精密分流器一般固定壓降為75Mv，根據(jù)采樣回路電流的大小，選擇不同阻值的精密分流器。傳感器測量的是分流器兩端的電壓，傳感器的輸入端加了單向性隔離采集技術(shù)，保證傳感器發(fā)生故障（開路或短路），對主回路無任何影響。分流器至傳感器采樣線采用屏蔽線，保證不會有任何干擾成分疊加至主回路。

4 監(jiān)測設(shè)備典型故障分析

在電務(wù)人員日常生產(chǎn)中，監(jiān)測設(shè)備不僅能提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，做到提前修，還能作為故障的分析有效武器，因此，監(jiān)測設(shè)備的正常運行顯得尤為重要。如果微機監(jiān)測系統(tǒng)能比較可靠的做到這兩點，對于提升微機監(jiān)測的重要性來說，也是一大飛躍。下面針對微機監(jiān)測典型故障分析說明。

4.1 直流道岔曲線采集故障分析（采集問題）

（1）傳感器采樣模塊問題：用萬用表測量模塊配線端子上的+12V、-12V、GND電壓是否正常。將萬用表串聯(lián)到模塊輸出端到MR板的電路中，道岔停止轉(zhuǎn)動時，模塊沒有輸出電流信號；道岔轉(zhuǎn)動時，模塊有符號工作值的輸出電流信號，否則傳感器采樣模塊故障。endprint

（2）開關(guān)量采集器問題：用萬用表測量開關(guān)采集器端子上的+5V、GND電壓是否正常。道岔停止轉(zhuǎn)動時，輸出端有5V電壓信號；道岔轉(zhuǎn)動時，輸出端沒有電壓信號，否則開關(guān)量采集器故障。

（3）MR板與KR板問題：MR板正常工作時，電源燈表示燈亮燈，工作表示燈頻閃，否則MR板故障。KR板正常工作時，電源燈亮燈，工作表示燈頻閃，數(shù)據(jù)組燈與數(shù)據(jù)位燈組合對應(yīng)相應(yīng)開關(guān)量采集器輸出，否則KR板故障。

4.2 站機監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中斷故障分析（網(wǎng)絡(luò)問題）

以網(wǎng)絡(luò)分析工具為手段，確定設(shè)備故障點，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)正常運行。進入到站機DOS命令窗口模式，故障分析步驟如下所述：

（1）運行IPCONFIG命令，顯示站機中網(wǎng)絡(luò)適配器的IP地址、子網(wǎng)掩碼及默認網(wǎng)關(guān)相關(guān)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)配置信息，確認站機TCP/IP配置信息是否正確。

（2）根據(jù)IPCOFIG命令得到的網(wǎng)關(guān)配置信息、利用PING命令分析站機到路由器的通信是否正常工作。運用TELNET命令登錄到本地路由器，查看對應(yīng)端口信息是否正常。

（3）通過串口查詢命令show int 命令，查看路由器與協(xié)議轉(zhuǎn)換器相聯(lián)的端口狀態(tài)：SerialN is down，line protocol is down狀態(tài)表示路由器沒檢測到CD （CarrierDetect）信號，可能是2T卡（路由器與協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接的接口卡）故障、協(xié)議轉(zhuǎn)換器或通道故障；SerialN is administratively down，line protocol isdown狀態(tài)表示在接口沒有打開，輸入no shutdown命令打開管理性關(guān)閉；SerialN is up， line protocol is down狀態(tài)表示路由器和協(xié)議轉(zhuǎn)換器正確連接，但是還是沒有通，通過打環(huán)測試，SerialN is up， line protocol is down（looped）狀態(tài)表示打環(huán)成功狀態(tài)及看“input error”前面的數(shù)值是否有變化、“reliability”后而的數(shù)值是否達到255從而達到測試是否有誤碼的目的； SerialN is up， line protocol is up（looped）狀態(tài)即可排除站機設(shè)備故障，判斷通信通道故障。

5 結(jié)語

信號微機監(jiān)測系統(tǒng)自運用以來，幫助現(xiàn)場維修人員及時而準確的處理信號設(shè)備故障，為列車運行安全正點打下了堅實的基礎(chǔ)。要想使信號微機監(jiān)測系統(tǒng)成為發(fā)現(xiàn)和分析信號設(shè)備故障的可靠工具，我們還需要繼續(xù)探索，不斷完善監(jiān)測系統(tǒng)，保證監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。endprint

（2）開關(guān)量采集器問題：用萬用表測量開關(guān)采集器端子上的+5V、GND電壓是否正常。道岔停止轉(zhuǎn)動時，輸出端有5V電壓信號；道岔轉(zhuǎn)動時，輸出端沒有電壓信號，否則開關(guān)量采集器故障。

（3）MR板與KR板問題：MR板正常工作時，電源燈表示燈亮燈，工作表示燈頻閃，否則MR板故障。KR板正常工作時，電源燈亮燈，工作表示燈頻閃，數(shù)據(jù)組燈與數(shù)據(jù)位燈組合對應(yīng)相應(yīng)開關(guān)量采集器輸出，否則KR板故障。

4.2 站機監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中斷故障分析（網(wǎng)絡(luò)問題）

以網(wǎng)絡(luò)分析工具為手段，確定設(shè)備故障點，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)正常運行。進入到站機DOS命令窗口模式，故障分析步驟如下所述：

（1）運行IPCONFIG命令，顯示站機中網(wǎng)絡(luò)適配器的IP地址、子網(wǎng)掩碼及默認網(wǎng)關(guān)相關(guān)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)配置信息，確認站機TCP/IP配置信息是否正確。

（2）根據(jù)IPCOFIG命令得到的網(wǎng)關(guān)配置信息、利用PING命令分析站機到路由器的通信是否正常工作。運用TELNET命令登錄到本地路由器，查看對應(yīng)端口信息是否正常。

（3）通過串口查詢命令show int 命令，查看路由器與協(xié)議轉(zhuǎn)換器相聯(lián)的端口狀態(tài)：SerialN is down，line protocol is down狀態(tài)表示路由器沒檢測到CD （CarrierDetect）信號，可能是2T卡（路由器與協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接的接口卡）故障、協(xié)議轉(zhuǎn)換器或通道故障；SerialN is administratively down，line protocol isdown狀態(tài)表示在接口沒有打開，輸入no shutdown命令打開管理性關(guān)閉；SerialN is up， line protocol is down狀態(tài)表示路由器和協(xié)議轉(zhuǎn)換器正確連接，但是還是沒有通，通過打環(huán)測試，SerialN is up， line protocol is down（looped）狀態(tài)表示打環(huán)成功狀態(tài)及看“input error”前面的數(shù)值是否有變化、“reliability”后而的數(shù)值是否達到255從而達到測試是否有誤碼的目的； SerialN is up， line protocol is up（looped）狀態(tài)即可排除站機設(shè)備故障，判斷通信通道故障。

5 結(jié)語

信號微機監(jiān)測系統(tǒng)自運用以來，幫助現(xiàn)場維修人員及時而準確的處理信號設(shè)備故障，為列車運行安全正點打下了堅實的基礎(chǔ)。要想使信號微機監(jiān)測系統(tǒng)成為發(fā)現(xiàn)和分析信號設(shè)備故障的可靠工具，我們還需要繼續(xù)探索，不斷完善監(jiān)測系統(tǒng)，保證監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。endprint

（2）開關(guān)量采集器問題：用萬用表測量開關(guān)采集器端子上的+5V、GND電壓是否正常。道岔停止轉(zhuǎn)動時，輸出端有5V電壓信號；道岔轉(zhuǎn)動時，輸出端沒有電壓信號，否則開關(guān)量采集器故障。

（3）MR板與KR板問題：MR板正常工作時，電源燈表示燈亮燈，工作表示燈頻閃，否則MR板故障。KR板正常工作時，電源燈亮燈，工作表示燈頻閃，數(shù)據(jù)組燈與數(shù)據(jù)位燈組合對應(yīng)相應(yīng)開關(guān)量采集器輸出，否則KR板故障。

4.2 站機監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中斷故障分析（網(wǎng)絡(luò)問題）

以網(wǎng)絡(luò)分析工具為手段，確定設(shè)備故障點，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)正常運行。進入到站機DOS命令窗口模式，故障分析步驟如下所述：

（1）運行IPCONFIG命令，顯示站機中網(wǎng)絡(luò)適配器的IP地址、子網(wǎng)掩碼及默認網(wǎng)關(guān)相關(guān)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)配置信息，確認站機TCP/IP配置信息是否正確。

（2）根據(jù)IPCOFIG命令得到的網(wǎng)關(guān)配置信息、利用PING命令分析站機到路由器的通信是否正常工作。運用TELNET命令登錄到本地路由器，查看對應(yīng)端口信息是否正常。

（3）通過串口查詢命令show int 命令，查看路由器與協(xié)議轉(zhuǎn)換器相聯(lián)的端口狀態(tài)：SerialN is down，line protocol is down狀態(tài)表示路由器沒檢測到CD （CarrierDetect）信號，可能是2T卡（路由器與協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接的接口卡）故障、協(xié)議轉(zhuǎn)換器或通道故障；SerialN is administratively down，line protocol isdown狀態(tài)表示在接口沒有打開，輸入no shutdown命令打開管理性關(guān)閉；SerialN is up， line protocol is down狀態(tài)表示路由器和協(xié)議轉(zhuǎn)換器正確連接，但是還是沒有通，通過打環(huán)測試，SerialN is up， line protocol is down（looped）狀態(tài)表示打環(huán)成功狀態(tài)及看“input error”前面的數(shù)值是否有變化、“reliability”后而的數(shù)值是否達到255從而達到測試是否有誤碼的目的； SerialN is up， line protocol is up（looped）狀態(tài)即可排除站機設(shè)備故障，判斷通信通道故障。

5 結(jié)語

信號微機監(jiān)測系統(tǒng)自運用以來，幫助現(xiàn)場維修人員及時而準確的處理信號設(shè)備故障，為列車運行安全正點打下了堅實的基礎(chǔ)。要想使信號微機監(jiān)測系統(tǒng)成為發(fā)現(xiàn)和分析信號設(shè)備故障的可靠工具，我們還需要繼續(xù)探索，不斷完善監(jiān)測系統(tǒng)，保證監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。endprint