微機監(jiān)測技術(shù)在鐵路信號設(shè)備維護中的應用研究

程寶劍

上海大屯能源股份有限公司徐沛鐵路管理處 上海 221611

信號微機監(jiān)測技術(shù)是保證行車安全，加強鐵路信號設(shè)備的管理，監(jiān)測鐵路信號設(shè)備運用質(zhì)量的重要行車設(shè)備。該技術(shù)能有效的、實時的對鐵路信號設(shè)備進行全方位的監(jiān)測，能及時發(fā)現(xiàn)與分析信號設(shè)備故障，指導現(xiàn)場維修工作，反映信號設(shè)備運用質(zhì)量，為防止鐵路安全事故提供可靠的信息數(shù)據(jù)，創(chuàng)造了經(jīng)濟與技術(shù)的雙重效益，確保鐵路運輸生產(chǎn)的安全，基于此，有必要對其展開更加深層次的探究。

1 微機監(jiān)測技術(shù)應用的基本情況

近些年，我國社會經(jīng)濟發(fā)展水平逐漸提升，各種科學技術(shù)手段層出不窮，并且在鐵路領(lǐng)域中得到了極為廣泛的應用，其中微機監(jiān)測技術(shù)便在鐵路行車安全中有著較強的應用價值，作為保障鐵路運輸安全的“黑匣子”。這一技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了在我國鐵路領(lǐng)域的推廣和普及，該技術(shù)通過計算機網(wǎng)絡(luò)通訊、傳感器控制、數(shù)據(jù)庫及軟件工程等前沿技術(shù)的應用，利用計算機高速信息處理能力。對鐵路信號設(shè)備進行實時監(jiān)測、故障診斷、自動分析；利用計算機大容量的數(shù)據(jù)儲存能力，進行數(shù)據(jù)處理、信息儲存、回放再現(xiàn)；利用計算機網(wǎng)絡(luò)通訊能力，加強各方面的調(diào)度指揮、故障處理、集中管理[1]。微機監(jiān)測系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上主要包括兩部分內(nèi)容，分別為計算機內(nèi)部所應用的軟件系統(tǒng)和外部硬件系統(tǒng)，其中目前我司內(nèi)部軟件系統(tǒng)現(xiàn)使用的是TJWX-2006系統(tǒng)軟件用來作為可視化操作界面，外部硬件系統(tǒng)則由工控機、CAN總線、采集機、路由器、調(diào)制解調(diào)器、UPS電源等部分所構(gòu)成。微機監(jiān)測技術(shù)在實際應用的過程中能夠充分實現(xiàn)對于多種先進科學技術(shù)的有效連接，進而將系統(tǒng)軟件和硬件本身的多種功能組合起來，構(gòu)建起呈現(xiàn)出較強穩(wěn)定性的站場監(jiān)測結(jié)構(gòu)，最大限度提升現(xiàn)場各種可用空間的利用效果，并盡可能減少系統(tǒng)干擾出現(xiàn)的可能性，從根本上實現(xiàn)監(jiān)測準確性以及實際效果的提升。

2 微機監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計及特點

對于信號微機監(jiān)測技術(shù)來說，其硬件結(jié)構(gòu)的構(gòu)成主要使用的是集散式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)整體總共包含著三個層次，分別是監(jiān)測中心系統(tǒng)、車站站機系統(tǒng)以及采集系統(tǒng)，并通過CAN總線與網(wǎng)絡(luò)通道進行相應連接。監(jiān)測中心一般配置服務器、監(jiān)測終端和維護工作站，主要負責與所轄范圍內(nèi)各車站站機系統(tǒng)建立通信連接，進行網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)交互，并實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的調(diào)查、處理及控制。各車站站機系統(tǒng)是車站的微機監(jiān)測系統(tǒng)集中管理器，主要由工控機、路由器、調(diào)制解調(diào)器、顯示器、打印機等部件組成，它能集中處理站點上各種采集機所采集的各類實時信息數(shù)據(jù)，為操作人員提供了人機交互界面，并進行信息的顯示和存儲。同時又能完成本站數(shù)據(jù)分類、邏輯分析處理、報警、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)存儲、情景回放等功能，而且能顯示站場圖，繪制各類圖表。采集機是各種采集板組裝而成，包括電源板、CPU板、輸入板、輸出板，它可以從分線盤、繼電器、電源屏等設(shè)備上采集各種信號設(shè)備模擬質(zhì)量數(shù)據(jù)和開關(guān)量狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對采集數(shù)據(jù)進行先行處理和暫時存儲，然后再傳給車站站機系統(tǒng)。CAN總線是指站機與采集機之間的通信協(xié)議，采用先進的現(xiàn)場控制器局域網(wǎng)。硬件方面主要是站機配備CAN卡，采集機配備CAN控制器，采用網(wǎng)絡(luò)雙絞線作為連接。軟件方面，站機安裝運行CAN通信程序，支持CAN卡工作，從采集機輸入數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)通道是由路由器、調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)線、光纖組成。其中路由器是用來連接到廣域網(wǎng)的通信設(shè)備，它有自動選擇信息路徑進行收發(fā)的功能。調(diào)制解調(diào)器是用來將計算機發(fā)出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成可以在網(wǎng)線、光纖上傳送的模擬信號，遠端的調(diào)制解調(diào)器再將模擬信號轉(zhuǎn)換成計算機可以識別出的數(shù)字信號，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的長距離傳輸。微機監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計整體能夠呈現(xiàn)出高效性、實時性以協(xié)調(diào)性等特點，對于其在鐵路信號設(shè)備維護中的應用有著重要意義[2]。

3 微機監(jiān)測技術(shù)在鐵路信號設(shè)備維護中的實踐應用

3.1 實踐應用

3.1.1 信息儲存與分析

微機監(jiān)測技術(shù)可以實現(xiàn)對于鐵路運行階段所產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)進行高質(zhì)量的采集，而相關(guān)數(shù)據(jù)信息能夠為更好地了解信號設(shè)備的運行狀態(tài)提供參考。由于整個鐵路線路涉及的信號設(shè)備數(shù)量龐大、種類繁多，通過傳統(tǒng)的以人力進行統(tǒng)計匯總的方式很難對信號設(shè)備進行有效的監(jiān)測，而且紙質(zhì)版的監(jiān)測數(shù)據(jù)也不容易保存?zhèn)浒?。微機監(jiān)測技術(shù)的科學應用則能夠妥善的解決這個難題，它不僅可以對各種信號設(shè)備進行實時監(jiān)測的效果，關(guān)注到信號設(shè)備的工作狀態(tài)的變化，還能夠幫助相關(guān)工作人員有效落實相關(guān)信息數(shù)據(jù)的存儲、分類、傳輸?shù)炔僮?，極大的方便工作人員對設(shè)備狀態(tài)的掌控，并能綜合考慮各方面影響因素，立足于實際應用的需要來建立相關(guān)的數(shù)據(jù)庫。與此同時，微機監(jiān)測系統(tǒng)可以第一時間組織對信息數(shù)據(jù)進行分析，剔除其中的無效數(shù)據(jù)，利用有效數(shù)據(jù)繪制展示處特定邏輯關(guān)系的圖表，進而精準提煉出其中的問題要點，提供全方位的參考數(shù)據(jù)為后續(xù)技術(shù)人員開展深入的信號設(shè)備維護工作奠定堅實的基礎(chǔ)[3]。

3.1.2 異常事件報警處理

除了方便信息儲存與分析以外，微機監(jiān)測技術(shù)還可以實現(xiàn)對于異常數(shù)據(jù)及特殊事件的報警處理。報警等級根據(jù)報警方式、報警原因分為一級、二級、三級實時報警。一級報警是涉及行車安全的信息報警，報警方式為報警燈立即亮燈伴隨著警示聲音，通知按鈕必須由人工確認并填寫處置方法后方能停止報警，并通過網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)測中心，通報包括：擠岔報警、列車信號非正常關(guān)閉、突然停電等。二級報警是影響行車設(shè)備正常工作的信息報警，報警方式為報警燈立即亮燈伴隨著警示聲音，報警后延遲適當時間自動停報，并通過網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)測中心，通報包括：信號機燈絲斷絲、轉(zhuǎn)轍機表示異常等。三級報警是電氣特性超限報警，報警方式為報警燈立即亮燈，電氣特性恢復正常后自動停報，通報包括：軌道電路電壓超限表示等。微機監(jiān)測站機系統(tǒng)會將各類報警信息進行存儲，以供技術(shù)人員對報警歷史信息進行查詢，其中重要的報警提供人工確認操作界面及記錄，可以對信號設(shè)備故障及報警信息進行匯總、分類、統(tǒng)計、查詢。

3.1.3 數(shù)據(jù)處理及控制

微機監(jiān)測技術(shù)利用計算機的高速信息處理能力，能將各種鐵路信號設(shè)備的復雜數(shù)據(jù)進行優(yōu)化處理。它能在鐵路信號設(shè)備的全部時間內(nèi)監(jiān)測其運行狀態(tài)，定時或者實時對鐵路信號設(shè)備進行參數(shù)測試、信息儲存、打印圖表、查詢數(shù)據(jù)、再現(xiàn)情景，方便相關(guān)配置文件、歷史數(shù)據(jù)的導入導出?；胤盼募梢砸拼娴娇梢苿哟鎯υO(shè)備，用來回放、分析、處理、管理。曲線圖和各類報表可以通過連接的打印機進行打印，圖片可以選擇bmp、jpg等標準格式的圖形文件類型，報表用excel通用文件類型進行導出，方便用戶資料的采集和調(diào)閱。用戶、密碼等權(quán)限也可以進行管理，對每個用戶的權(quán)限進行分級，加強信息安全。通過服務器、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向監(jiān)測中心傳輸各種實時數(shù)據(jù)，保持信息流通。

3.1.4 信號設(shè)備故障分析與處理

微機監(jiān)測技術(shù)的應用在鐵路信號設(shè)備故障方面的預防與輔助處理有著較強的價值，其在應用的過程中可以對各項設(shè)備的運行狀態(tài)進行動態(tài)的實時監(jiān)控。微機監(jiān)測系統(tǒng)記錄了大量的鐵路信號設(shè)備運行情況數(shù)據(jù)，通過加強對鐵路信號設(shè)備的故障分析、故障定位，充分發(fā)揮計算機強大的數(shù)據(jù)運算分析能力，可以提高判斷故障原因的準確性、故障處理方法的有效性，對現(xiàn)場的故障處理起到指導性作用，能充分調(diào)度人力物力，避免因思考方向或處理方法的錯誤而導致設(shè)備故障時間的延長。它通過各車站站機系統(tǒng)實時記錄的控制臺狀態(tài)、電動轉(zhuǎn)轍機表示和動作電壓值、軌道電路電壓值、信號機表示燈信息、電源屏狀態(tài)等數(shù)據(jù)進行分析，可以分析判斷信號設(shè)備的故障情況，并給出故障原因提示，提高了技術(shù)人員故障處理的速度，極大的壓縮了停時。通過信號設(shè)備故障分析，能夠促使技術(shù)人員科學實現(xiàn)對于鐵路信號設(shè)備的管理控制，進而達到全面控制故障的效果，確定信號設(shè)備發(fā)生故障的重點區(qū)域，從而在接下來的工作中有針對性的進行維護。

3.2 應用要點

3.2.1 常態(tài)化的檢查維護

若想切實展現(xiàn)出微機監(jiān)測技術(shù)應有的效果，相關(guān)工作人員應當嚴格落實常態(tài)化的檢查維護工作，結(jié)合其實際應用的相關(guān)經(jīng)驗可以確定，日常維護工作的全面性在極大程度上影響了硬件設(shè)備的使用壽命[4]。在其長時間應用的過程中，若是沒有科學開展對于硬件設(shè)備的維護工作，便會導致其產(chǎn)生各種類型的設(shè)備故障問題。當外網(wǎng)停電時間較長時，要求關(guān)閉微機監(jiān)測系統(tǒng)電源，避免UPS過度放電。如果UPS過度放電則會導致設(shè)備損壞，無法正常充放電。系統(tǒng)正常的關(guān)機順序為：先關(guān)掉工控機、顯示器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、再關(guān)掉各采集機、最后關(guān)掉UPS電源；正常的開機順序為：先打開UPS電源、各采集機、顯示器、工控機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。微機監(jiān)測系統(tǒng)的各部件外殼要用日常用干凈軟綿的棉布擦拭，保持清潔。打印機微機監(jiān)測系統(tǒng)各設(shè)備運行環(huán)境的要清潔防塵、通風散熱、專用電源。以工控機為例，工控機空氣過濾清潔網(wǎng)要每月至少清潔一次，工控機空氣過濾清潔網(wǎng)應先將工控機前面板打開，由人工進行拆卸和安裝，用清水清洗，晾干后方可重新安裝。微機監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)備安全底線、防雷設(shè)備、防雷底線要每月進行檢查，防止損壞脫落。在檢查維護時候，技術(shù)人員要特別注意設(shè)備的各表示燈的亮滅情況，以此來判斷是否在正常運行?？偠灾?，技術(shù)人員需要針對其日常維護的實際過程進行科學合理的規(guī)劃，并對日常維護行為進行嚴格監(jiān)督，制定相關(guān)維護檢查管理辦法，全面落實好檢查維護的要求，以免由于設(shè)備維護不到位、管理缺失等原因而造成設(shè)備損壞現(xiàn)象的出現(xiàn)[5]。

3.2.2 系統(tǒng)常見故障處理

從實際情況來看，微機監(jiān)測系統(tǒng)體呈現(xiàn)出較強的實用性和穩(wěn)定性，但由于現(xiàn)場條件復雜多變，多年來本人在系統(tǒng)故障處理方面積累了較多的經(jīng)驗，現(xiàn)就常見故障處理方法進行介紹。若打開工控機后，顯示器黑屏無任何顯示，可能原因主要有：顯示器電源開關(guān)未打開，顯示器電源線松動；顯示器信號輸入線與主機接口接觸不良；主機刷新頻率不匹配；主板與工控機底槽松動，接觸不良；硬盤或內(nèi)存條損壞或接觸不良等。若工控機開機后出現(xiàn)“藍屏”，出現(xiàn)“STOP...”提示信息，可以先重啟工控機，若啟動正常，可能是CPU風扇故障，致使散熱不良造成；若非CPU風扇故障，可能是操作系統(tǒng)有問題，一般為系統(tǒng)文件丟失，可以重新安裝系統(tǒng)。若工控機開機后，一直“嘀...”長聲音報警，不能進入系統(tǒng)，原因可能為內(nèi)存條與主板插接不良，將內(nèi)存條重新插出后，用酒精進行擦拭其金屬部分，再將它插到主板上。若工控機看不到各采集機送到的采集信息，原因通?？赡苡蠧AN通訊線斷開或CAN通訊頭與CAN卡接觸不良；某一塊CPU板故障而影響所有CPU板與工控機的通訊；采集機某一塊電源板損壞或者CAN卡損壞。若監(jiān)測中心與各站點網(wǎng)絡(luò)故障，一般檢查服務器是否為掉電故障，各種插接線及接頭是否連接正確或松動；路由器是否掉為掉電故障，各種插接線及接頭是否連接正確或松動；調(diào)制解調(diào)器是否故障，收發(fā)線接頭是否連接正確或松動；室內(nèi)網(wǎng)線、室外光纜是否斷開。

4 結(jié)語

綜上所述，強化對于微機監(jiān)測技術(shù)的應用，能夠有效提升鐵路信號設(shè)備維護的實際效果，對于鐵路信號系統(tǒng)整體的持續(xù)平穩(wěn)運行有著積極的促進作用。因此，相關(guān)工作人員應當加強對于微機監(jiān)測技術(shù)的重視，并在實踐過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗教學，綜合考慮多方面影響因素結(jié)合實際情況，提升技術(shù)應用的實效性，為鐵路信號設(shè)備的高質(zhì)量運行創(chuàng)造良好的條件。