淺析鐵路信號集中監(jiān)測采集曲線異常處理

谷春萱

摘 要：信號集中監(jiān)測系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測信號設(shè)備狀況，是指導(dǎo)現(xiàn)場維修、輔助故障處理的重要設(shè)備。保證監(jiān)測設(shè)備自身工作正常，充分發(fā)揮監(jiān)測系統(tǒng)的作用對保證行車安全暢通具有非常重要的意義。本文對普速鐵路道岔、軌道電路監(jiān)測采集曲線異常做出故障舉例分析和處理。

關(guān)鍵詞：集中監(jiān)測；采集原理；故障分析

中圖分類號：U284 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0020-02

1 集中監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成

鐵路信號集中監(jiān)測主要功能有對電源屏、轉(zhuǎn)轍機(jī)、軌道電路、電纜絕緣、電源對地漏流、列車信號機(jī)點(diǎn)燈回路電流、集中式移頻、區(qū)間自閉系統(tǒng)電壓、載頻以及低頻和環(huán)境狀態(tài)等模擬量的監(jiān)測，也有對按鈕狀態(tài)、控制臺表示繼電器狀態(tài)，道岔缺口報(bào)警等開關(guān)量的監(jiān)測。信號集中監(jiān)測系統(tǒng)基于總線架構(gòu)，各采集單元做成繼電器形式，對應(yīng)不同的采集組合，通過485總線收集各采集單元上傳的信息，向通信接口分機(jī)輸出一條458通信線，通信接口分機(jī)是連接中心設(shè)備。通信接口分機(jī)通過CAN總線連接到監(jiān)測機(jī)柜上，監(jiān)測機(jī)柜輸出一根CAN線直接連到監(jiān)測主機(jī)。區(qū)間自閉系統(tǒng)、智能電源屏、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通過485總線傳輸信息到監(jiān)測主機(jī)，道岔缺口報(bào)警主機(jī)的信息傳輸至監(jiān)測主機(jī)，站場顯示數(shù)據(jù)由微機(jī)聯(lián)鎖維修機(jī)或CTC維修機(jī)通過網(wǎng)線或串口線傳輸至監(jiān)測主機(jī)。

2 25HZ相敏軌道電路采集原理及故障曲線分析處理

采集原理及配線：由于25HZ相敏軌道電路既對電壓有幅值要求又對頻率及相位角有相應(yīng)的要求?，F(xiàn)場使用的軌道電路電壓相位角綜合采集器可以采集七路軌道電壓以及一路局部電壓，將七路軌道電壓以及相位角經(jīng)過特殊的算法進(jìn)行采集后，通過485總線的方式傳送到通信接口分機(jī)，通信接口分機(jī)通過CAN協(xié)議傳送到微機(jī)監(jiān)測站機(jī)。

故障舉例：當(dāng)曲線與軌道測試盤數(shù)據(jù)不一致時(shí)應(yīng)檢查同一采集器所采集的電壓是否都異常，若不是，可確定為單一的采集單元故障，可以更換器材試驗(yàn)，更換時(shí)注意地址碼對應(yīng)。現(xiàn)場常見為同一采集器七路曲線同時(shí)故障，此時(shí)可以查找公共部分，只有相位曲線異常時(shí)，查找（72.82）局部電源是否輸入正常，由于電源屏供出局部電源可能為兩路及以上，采集點(diǎn)只能用一束的軌道和局部電，如果七路電壓相位曲線都異常時(shí)，查找采集器供電是否正常即（1.3）是否有+12V電源，查找采集器485通信是否正常即（13.23）至通信接口分機(jī)（A.B）是否暢通，當(dāng)排除通道問題后，將user2000＼station＼下的3in1.ini文件打開，將其中的“記錄原始數(shù)據(jù)信息”旁的標(biāo)注改為“yes”，保存后重新啟動(dòng)監(jiān)測程序，程序開始接受CAN總線數(shù)據(jù)后，在station目錄下會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)CAN文件夾，里面會(huì)生成數(shù)據(jù)記錄文件，文件中記錄的是程序重啟后這段時(shí)間內(nèi)，所接收到的CAN總線數(shù)據(jù)，截取一段數(shù)據(jù)可對其進(jìn)行分析。

以截取的一段原始數(shù)據(jù)舉例：19 4b 00 00 89 20 00 84 2a b1 08 35 09 a8 08 c5 08 d9 07 3a 08 01 08 23 24 25 25 41 25 c6 21 68 23 2c 23 96 23 c2 09 cb 2a be 08 59 08 98 00 00 00 30 08 00 00 3a 09 f5 22 39 23 00 00 00 00 00 00 00 00 aa 23 bd 09 09 20 4e 42 00 42 73。原始數(shù)據(jù)為16進(jìn)制，19為分機(jī)號1個(gè)字節(jié)，轉(zhuǎn)成10進(jìn)制為25，表示數(shù)據(jù)來自25號通信分機(jī)。4b 00表示其后此隊(duì)列剩余的總字節(jié)數(shù)，004b轉(zhuǎn)成10進(jìn)制75，表示后面共有75個(gè)字節(jié)。00 89為應(yīng)答幀命令碼。20 00為數(shù)據(jù)總數(shù)，每個(gè)數(shù)據(jù)2個(gè)字節(jié)，對應(yīng)一個(gè)寄存器點(diǎn)，20轉(zhuǎn)成10進(jìn)制為32，表示有用數(shù)據(jù)共32×2=64個(gè)字節(jié)，按每行16個(gè)字節(jié)分成4行，每兩行對應(yīng)一個(gè)軌道采集單元的數(shù)據(jù)信息，第一行為電壓，第二行為相位角和頻率。

由以上規(guī)律可以看出，這對數(shù)列共包含了2個(gè)軌道采集單元的信息，下面就采集的第二組單元數(shù)據(jù)作進(jìn)一步分析：cb 2a be 08 59 08 98 00 00 00 30 08 00 00 3a 09， f5 22 39 23 00 00 00 00 00 00 00 00 aa 23 bd 09。cb 2a： 2acb轉(zhuǎn)成10進(jìn)制為10955，軌道的倍率固定值為0.01，乘以倍率0.01得109.55，這是局部電壓的數(shù)值。be 08：即08be轉(zhuǎn)成10進(jìn)制為2238，乘以倍率0.01得23.38，為第一路軌道電壓數(shù)值。一個(gè)采集器共7個(gè)軌道電壓數(shù)值，即到3a 09為止。后面為相位角數(shù)值：f5 22：22f5轉(zhuǎn)成10進(jìn)制為8949，乘以倍率0.01得89.49，為第一路軌道相位角數(shù)值。軌道相位角對應(yīng)7路到aa 23為止，最后兩字節(jié)為局部電源的頻率：bd 09：09bd轉(zhuǎn)成10進(jìn)制為2493，乘以倍率0.01得24.93HZ。隨機(jī)選取第三組軌道電壓分析98 00轉(zhuǎn)成10進(jìn)制為152，乘以倍率0.01得1.52，軌道相位角為0，對比曲線圖可以校準(zhǔn)曲線制圖是否有大的偏差。選取第五組軌道電壓分析0830轉(zhuǎn)成10進(jìn)制為2096，乘以倍率0.01得20.96，但是對應(yīng)軌道相位角為0明顯不對，可以查找采集器此組硬件是否失效。原始數(shù)據(jù)是集中監(jiān)測站機(jī)從CAN通信口接收來的未經(jīng)軟件處理的數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)上數(shù)值的對錯(cuò)可以判斷是硬件采集故障還是文件配置或程序處理出錯(cuò)，如果原始數(shù)據(jù)異常，對比現(xiàn)場實(shí)測值可以判斷是否為監(jiān)測設(shè)備硬件故障，如果原始數(shù)據(jù)正常，但圖像曲線異常，則可以判斷為監(jiān)測站機(jī)軟件繪圖處理出錯(cuò)。

3 道岔動(dòng)作功率采集原理及故障曲線分析處理

采集原理及配線：真實(shí)反應(yīng)道岔動(dòng)作情況的是實(shí)時(shí)功率的變化，對于交流道岔需要采集交流三相的相電壓和相電流，換算成相功率數(shù)值，計(jì)算描繪功率曲線。由于普通道岔動(dòng)作時(shí)間在幾秒之間，道岔動(dòng)作電流監(jiān)測采樣周期要遠(yuǎn)小于軌道的采樣周期，為不大于40ms。三相電壓分別從斷相保護(hù)器的11、31、51節(jié)點(diǎn)上采集，三相電流采集模塊使用斷相保護(hù)器21、41、61的輸出組合內(nèi)部配線，經(jīng)過電流采集模塊穿孔采集，后連接至提速道岔電流功率采集繼電器。采集繼電器一方面接入a，b，c三相電壓，同時(shí)接入電流互感器采集轉(zhuǎn)換的電流信息。為了獲得道岔動(dòng)作的起始和結(jié)束時(shí)間，繪制完整的道岔曲線，需要采集道岔1DQJ的動(dòng)作狀態(tài)，為了不影響原有電路，采集組合內(nèi)1DQJ的一組低壓半空落下節(jié)點(diǎn)。1DQJ開關(guān)量采集器及功率采集器連接圖如圖1所示。

故障舉例：道岔動(dòng)作但沒有曲線記錄，由于道岔功率采集以1DQJ吸起為開始節(jié)點(diǎn)，當(dāng)監(jiān)測到1DQJ由落下變?yōu)槲饡r(shí)，即開關(guān)量采集器停止輸出，功率采集器便以40ms采樣周期采集道岔電流模擬量數(shù)據(jù)，并在集中監(jiān)測系統(tǒng)界面上繪制出相應(yīng)的電流曲線。當(dāng)沒有圖像時(shí)，核對現(xiàn)場設(shè)備正常后基本可以判斷為監(jiān)測故障，首先檢查1DQJ采集是否有問題，操動(dòng)道岔當(dāng)1DQJ吸起時(shí)測試第四組后節(jié)點(diǎn)是否完全斷開，測試開關(guān)量采集器至采集點(diǎn)間是否有短路，開關(guān)量（1.3）5V是否輸出正常，開關(guān)量供電電源（1.2）5V是否正常，當(dāng)以上幾項(xiàng)都正常時(shí)可以判斷開關(guān)量采集器設(shè)備正常，查找功率采集單元（IN3+，IN3-）是否輸入正常。正常狀態(tài)下功率采集單元D13電源指示燈常亮，D23運(yùn)行指示燈每秒閃一次；D12接收燈和D11發(fā)送燈在無通訊時(shí)不亮，D12接收燈在閃爍時(shí)說明485總線有信號，如果傳感器滿足響應(yīng)條件則發(fā)送信號D11發(fā)送燈也相應(yīng)閃爍，注意功率采集器工作電壓不能低于10.8V。

當(dāng)曲線為接近0的一條直線或三項(xiàng)異常時(shí)：查找功率采集器輸入及電流采集模塊是否故障，由于輸出的是功率曲線，電流要與電壓比較相位角，因此電流采集的穿孔方向是固定的。每相電壓與電流必須匹配，即A相電壓對A相電流。計(jì)算出的功率曲線異常時(shí)要核對采集是否正確，當(dāng)?shù)啦磙D(zhuǎn)換時(shí)通過電流傳感器孔內(nèi)的電流變化，傳感器記錄這電壓的變化同時(shí)輸出0到5V電壓，同時(shí)測試電流傳感器輸出a、b、c三點(diǎn)對n幅值是否正常。當(dāng)停止輸出三相電流，通過道岔傳感器孔內(nèi)電流無變化，a、b、c三點(diǎn)無輸出電壓信號。道岔轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)模塊有相應(yīng)的輸出信號，通過測量模塊輸出端子上的電壓是否在正常范圍內(nèi)，可以判斷此模塊是否故障。在模塊正常情況下查找模塊至功率采集器間線路是否暢通，測試功率采集器工作電源是否正常，測試功率采集器接受端Ua、Ub、Uc對Un及Ia、Ib、Ic對In的電壓數(shù)值是否正常，485通信至分機(jī)是否正常。在通信硬件正常情況下可以嘗試調(diào)閱原始數(shù)據(jù)判斷是否監(jiān)測站機(jī)軟件繪圖異常，不同采集單元的原始數(shù)據(jù)格式組成是由單元的通信協(xié)議決定的，具體含義可查閱相關(guān)集中監(jiān)測廠家的接口通信分機(jī)通信協(xié)議。

4 結(jié)語

日常巡檢中要及時(shí)發(fā)現(xiàn)曲線異常，分辨清楚是監(jiān)測采集出圖故障還是被監(jiān)測設(shè)備發(fā)生故障，才能最大限度的提高電務(wù)維護(hù)部門的工作效率，監(jiān)測設(shè)備自身的工作狀態(tài)直接影響現(xiàn)場行車設(shè)備各種模擬量開關(guān)量的呈現(xiàn)、影響設(shè)備質(zhì)量的綜合評價(jià)。在現(xiàn)有的維修模式下，監(jiān)測設(shè)備能否實(shí)時(shí)地、真實(shí)的展示信號設(shè)備的真實(shí)電氣特性數(shù)據(jù)，對輔助保證鐵路運(yùn)行安全暢通具有重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1]卡斯柯信號有限公司.MMS2006型微機(jī)監(jiān)測車站系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試手冊[S].2009.

[2]羅磊.關(guān)于鐵路信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)故障分析及處理措施[J].中國水運(yùn)（下半月），2014，（10）.