鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在鐵路運(yùn)行中的應(yīng)用

崔鵬濤

摘 要：我國(guó)鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)對(duì)監(jiān)測(cè)采集點(diǎn)、低頻信息處理功能和監(jiān)測(cè)模擬量的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化。介紹鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在我國(guó)鐵路運(yùn)行中的實(shí)際應(yīng)用情況，指出鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的常見問題，并給出相應(yīng)的故障處理方法。

關(guān)鍵詞：鐵路信號(hào);微機(jī)監(jiān)測(cè);實(shí)際應(yīng)用;故障處理

引言

為了保證鐵路的安全運(yùn)行，要積極設(shè)計(jì)鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并將其應(yīng)用在鐵路運(yùn)行中，發(fā)揮出鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作用，發(fā)現(xiàn)安全隱患并及時(shí)排除，為鐵路安全運(yùn)行提供重要的保障。在這樣的環(huán)境背景下，探究鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在鐵路運(yùn)行中運(yùn)用具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能

1.1 優(yōu)化信號(hào)監(jiān)測(cè)采集點(diǎn)

鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要想充分發(fā)揮其功能就離不開對(duì)數(shù)據(jù)的有效采集，因此，對(duì)信號(hào)監(jiān)測(cè)采集點(diǎn)的設(shè)置是十分重要的。在鐵路運(yùn)用中，通信信號(hào)、控制信號(hào)等各種內(nèi)容都屬于重要的數(shù)據(jù)信息，信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要對(duì)運(yùn)行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。在實(shí)際運(yùn)用過程中，個(gè)別設(shè)備配置在列車的節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，而這些設(shè)備功能時(shí)常會(huì)與信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備的功能發(fā)生重復(fù)， 弱化微機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備的功能，使鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)難以全面發(fā)揮其作用。因此，優(yōu)化信號(hào)監(jiān)測(cè)采集點(diǎn)的工作是十分重要的。

鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集工作通常是和其他設(shè)備相互配合共同完成的，在對(duì)數(shù)據(jù)的采集和傳遞方面，部分較為先進(jìn)的鐵路信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)已被列控設(shè)備代替。因此，鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集方面的功能，時(shí)常局限在復(fù)制傳輸數(shù)據(jù)中的開關(guān)量與模擬量這方面，而其自身很多功能難以得到有效發(fā)揮。為了改善這種情況，可以采用分區(qū)分塊的方法設(shè)置鐵路信號(hào)的采集點(diǎn)，將收集到的信號(hào)歸屬到相應(yīng)的區(qū)域，并對(duì)采集區(qū)所采集到的相關(guān)信號(hào)進(jìn)行同步傳遞。

1.2 完善處理低頻信息的功能

相對(duì)于高頻信號(hào)，低頻信號(hào)的隱蔽性更強(qiáng)，觀察難度更大。分析其在鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)中的表現(xiàn)，我國(guó)對(duì)于運(yùn)行中鐵路低頻信號(hào)的處理是不夠完善的，迫切需要依賴新技術(shù)、新科技，實(shí)現(xiàn)對(duì)已有設(shè)備功能的拓展， 使低頻信息和實(shí)際信息全面結(jié)合，進(jìn)一步提升我國(guó)鐵路系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為此，要想方設(shè)法理清各個(gè)參數(shù)之間的聯(lián)鎖關(guān)系，保證數(shù)據(jù)信息關(guān)聯(lián)準(zhǔn)確。同時(shí)，要注意將低頻信息納入監(jiān)控中心管理范圍，并以此為依據(jù)開展對(duì)數(shù)據(jù)的匯總與分析，幫助工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、處理問題。

1.3 合理設(shè)置各監(jiān)測(cè)模擬量的參數(shù)

對(duì)運(yùn)用中的鐵路的各種監(jiān)測(cè)模擬量的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，能夠有效提升監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性與真實(shí)性。由于微機(jī)信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠及時(shí)對(duì)大量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)做比對(duì)分析，可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障、減少損失。如果所設(shè)置的各個(gè)監(jiān)測(cè)模擬量能夠達(dá)到最佳界值，必然會(huì)在很大程度上增加鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可信度。從另一角度來說，合理設(shè)置各監(jiān)測(cè)模擬量的參數(shù)，必然會(huì)大大提升運(yùn)行中鐵路的安全性和鐵路基礎(chǔ)管理的水平。

2 鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 采集機(jī)處理

在軟件設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)運(yùn)行后，CAN、總線、串口均開始初始化，完成后采集數(shù)據(jù)，由CAN進(jìn)行初始化數(shù)據(jù)包的處理和發(fā)送，檢測(cè)CAN緩沖區(qū)是否存在數(shù)據(jù)，解析命令并采集數(shù)據(jù)，由CAN發(fā)送數(shù)據(jù)，對(duì)信號(hào)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，往復(fù)循環(huán)。在采集機(jī)處理中，先是初始化程序，并讀取開關(guān)量，并實(shí)施絕緣處理和模入處理，待40ms后進(jìn)行樣本處理，穩(wěn)定開關(guān)量，瞬間斷電，命令處理完成又開始讀數(shù)。

2.2 模擬量輸入處理

在該模塊中，首先進(jìn)行模入處理，由CPU板利用總線選擇A/D通信線路，實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU中A/D的控制，對(duì)模入板輸入模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，儲(chǔ)存到模擬量?jī)?chǔ)存區(qū)。

2.3 瞬間斷電處理

在電力外網(wǎng)發(fā)生故障而導(dǎo)致電源停電或是電壓波動(dòng)的情況下，信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)立即產(chǎn)生瞬間斷電報(bào)警，每隔40ms進(jìn)行瞬間斷電處理， Sample kgl是瞬間斷電儲(chǔ)存區(qū)，數(shù)值為1，其瞬間斷電計(jì)數(shù)器數(shù)值+1，當(dāng)超過250時(shí)，表明還維持?jǐn)嚯姞顟B(tài);若Sample kgl儲(chǔ)存區(qū)不是1，若在5-200之間，就說明瞬間斷電恢復(fù)原狀，不在5-200之間，就說明沒有發(fā)生瞬間斷電情況，瞬間斷電計(jì)數(shù)器為0時(shí)，自動(dòng)返回到主程序。

3 鐵路運(yùn)行中鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用

3.1 電壓曲線故障分析

針對(duì)鐵路軌道電路設(shè)備故障的排查，利用鐵路信息微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電壓曲線可以準(zhǔn)確判斷安全隱患的種類，若其中任意區(qū)段的電壓波動(dòng)發(fā)生異常， 也可以利用電壓曲線準(zhǔn)確地呈現(xiàn)，了解其中的短路問題。導(dǎo)致該問題的原因是，周邊環(huán)境對(duì)于鐵路信號(hào)設(shè)備軌道電路外部帶來干擾，從而引發(fā)短路問題。例如，鐵路鋼軌上方存在魚鱗形狀鐵屑，鐵屑受到碾壓之后會(huì)噴射至鋼軌絕緣位置，導(dǎo)致絕緣破損，引發(fā)軌道電路斷路。除此之外，通過相關(guān)工具檢修期間，鋼軌絕緣的保護(hù)工作不到位，同樣會(huì)引發(fā)軌道電路短路的現(xiàn)象。若鐵軌鐵路鋼軌連接導(dǎo)線存在接觸不良的問題，利用鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電壓曲線可以更加詳細(xì)的了解，鋼軌連接線如果發(fā)生虛接狀況，連接線電阻值會(huì)增加，在電壓曲線圖內(nèi)電壓值與正常電壓值相比較低，一旦虛接情節(jié)嚴(yán)重，電壓曲線內(nèi)部電壓值便會(huì)大幅下降，甚至?xí)纬绍壍兰t光帶。

電壓曲線內(nèi)電壓波動(dòng)發(fā)生異常，必須要及時(shí)總結(jié)異常原因，采用針對(duì)性的解決措施規(guī)避安全隱患。軌道電路內(nèi)部絕緣桿阻值降低，會(huì)直接影響到絕緣性能和電壓曲線，建議以典型電壓波動(dòng)曲線圖為分析的參考，測(cè)定軌距桿阻值。如果發(fā)生阻值降低的現(xiàn)象，可以替換新的軌距桿，以規(guī)避鐵路運(yùn)行中的安全隱患。

3.2 道岔電流故障判斷

采用鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中道岔電流可以更加真實(shí)地反映道岔運(yùn)行現(xiàn)狀，種類不同的道岔，其電流值動(dòng)作時(shí)間也存在差異。工作人員采集道岔電流通過道岔采集機(jī)，可以對(duì)道岔運(yùn)行電流進(jìn)行檢測(cè)與分析，判斷道岔轉(zhuǎn)換所呈現(xiàn)的機(jī)械特性與電氣特征。例如，ZD6單機(jī)牽引道岔動(dòng)作， 引發(fā)后續(xù)一系列電流特性，解鎖區(qū)域電流值較高，道岔解鎖結(jié)束后，空動(dòng)距離啟動(dòng)轉(zhuǎn)轍設(shè)備，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)相關(guān)動(dòng)作，同時(shí)道岔運(yùn)動(dòng)至指定位置進(jìn)行封閉作業(yè)。此時(shí)道岔電流值也相對(duì)較高，道岔電流曲線包括緩放曲線， 其中的電流值始終為零。如果道岔啟動(dòng)區(qū)段中電流值高于正常運(yùn)行圖線電流值，代表道岔啟動(dòng)電流可能有短路、半短路等問題，解鎖區(qū)域電流存在異常，證明道岔包括機(jī)械阻力，使其在解鎖環(huán)節(jié)形成較大卡阻。如果動(dòng)作區(qū)域電流較高，則證明道岔滑床可能會(huì)有雜物存在，吊板與桿件等機(jī)械位置面臨機(jī)械卡阻。

除此之外，道岔電流也可以檢測(cè)密檢器故障。針對(duì)道岔電流曲線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中存在異常狀況，緩放區(qū)的電流曲線臺(tái)階隨之消失，此時(shí)道岔定位并沒有出現(xiàn)。將到道岔調(diào)整至反位，此時(shí)道岔電路曲線恢復(fù)至正常狀態(tài)，反位同樣表示恢復(fù)正常狀態(tài)，判斷道岔到位，代表密檢器存在故障。通常導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因有兩種：一是道岔調(diào)位環(huán)節(jié)密檢器節(jié)點(diǎn)沒有處于正確位置，二是密檢器接點(diǎn)并未有任何動(dòng)作發(fā)生。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在鐵路運(yùn)行中，要完善和優(yōu)化鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，擴(kuò)大界面操作功能，并將鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)際，通過信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在線監(jiān)測(cè)道岔電流，通過道岔轉(zhuǎn)化過程中的電氣特征，繪制道岔電流曲線，查看微機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過對(duì)比確定道岔電流轉(zhuǎn)換中的異?，F(xiàn)象，及時(shí)排除鐵路運(yùn)行中的故障，進(jìn)而保證鐵路運(yùn)行的可靠性和安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張靜.基于CAN總線的鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].科技信息， 2011，（9）：438，429.