鐵路信號聯鎖設備的常見故障及診斷方法

申慧軍

（中國土木工程集團有限公司，北京 100038）

1 工程概況

本工程起于Idu站IIDK0+000，終于Kaduna站DK768+800，線路全長184km。其中Idu至Kakau接軌 站 ：IIDK0+000-IIDK157+600=DK746+354.47,長度 為 161.546km；Kakau至 Kaduna間，DK746+300-DK768+800，長度為22.5km。本線路設計為全線單線，沿線設9座車站，其中Idu站、Kaduna站、Kuchbun站為中間站，其他站為會讓站。

在所有的車站中，IdU站包含12組聯鎖道岔和3股到發線；Kaduna站包含16組聯鎖道岔、5股到發線，共36組道岔，15股到發線；Kuchbun站包含4組聯鎖道岔和3股到發線；其他車站均包含2組聯鎖道岔和2股到發線，其中涉及的到發線含正線。

2 信號設備主要技術方案

聯鎖制式：雙機熱備型微機聯鎖。

3 聯鎖設備常見故障及故障診斷方法

3.1 雙機儲備系統簡介

圖1 雙機儲備系統結構圖

（1）系統構成。下圖1中A、B為兩臺相同的計算機，一臺為在線運行狀態的為主機，通過切換開關可將其輸出引向外部，另外一臺為備用狀態，即待命接替狀態，備用時的主要作用是檢測系統運行，若主機出現故障宕機或因其他不可控原因不能正常工作，可以通過控制切換開關完成主備機的相互切換。（2）雙機儲備系統工作方式。雙機儲備，即主機和備用機器輸入的信息相同，兩臺機器可對系統的程序完成獨立運行，并可自動完成不定期的數據和信息同步。通常，通過輸出口的信息都由主機來輸出，且兩臺機器在輸出系統運行之前，按照先后次序，先打開的就是主用聯鎖機。如果主機發生故障，系統會自動完成主備機之間的切換，不會對系統的工作產生影響。但現實中兩臺機器之間的切換需要一定的時間，所以無縫切換是最理想的狀態。（3）故障監測。故障監測是雙機儲備系統的核心，通常情況下，監測設備采用軟硬件相結合的方式，最常用的故障監測方式為比較法。

3.2 聯鎖設備常見故障

3.2.1 機柜無法啟動。

故障現象：聯鎖機柜、監控機和維修機均不能正常啟動。

處置方法：（1）在保證電源屏能為聯鎖系統提供穩定電源的條件下，開啟空氣開關。（2）開啟綜合柜背面的220V空氣開關。（3）確認電源屏在正常供電狀態下，開啟UPS并保證其對外供電。（4）依次開啟綜合柜中的聯鎖、監控機、維修機和控制臺對應的電源開關。（5）確認聯鎖系統中每個機籠上對應電源板的Power on指示燈點亮。

3.2.2 控制臺不顯示站場。

故障現象：控制臺一臺報警“監控A機通信中斷”或顯示黑屏。

處置方法：（1）確認視頻延長線接觸狀態，檢查控制臺顯示器電源線接觸狀態及是否燒壞。（2）確認監控A機是否死機，若出現死機狀態，對監控A機進行重新啟動。（3）在啟動過程用監控A機出現藍屏現象時，因為監控機是雙電子盤，可以借助CMOS系統將第一啟動設置為第二個電子盤，若能正常啟動，說明第一個電子盤的系統崩潰，需要對第一個電子盤進行更換，恢復設備的冗余性。（4）對連接監控A機和交換機的網線接觸良好程度進行檢查。

3.2.3 后備電源UPS工作故障。

故障現象：UPS自身顯示滅燈、面板顯示紅燈報警。

處置方法：（1）當UPS滅燈時，可以嘗試按壓開機鍵對其重新啟動。（2）若出現UPS電池負載容量報警，需要對UPS系統的輸入電源和設備帶載狀況進行檢查。（3）若電池出現饋電告警，需要將配電箱上的開關從工作位打至檢修位，這樣能保證系統的電由電源屏直接供給，方便UPS電池的更換。電池組能夠正常輸出供電，其電壓要穩定在48V～52V之間。（4）對電源按鈕保持1～2秒的按壓，UPS接受到信號后可完成自檢，自檢過程完成后，若UPS所有的指示燈穩定，說明其已準備就緒，設備可以正常對外供電，對外供電工作正常的表現為：電池容量燈和UPS輸出顯示燈均為綠色。

3.2.4 控制臺顯示全站紅光帶。

（1）故障現象：控制臺有“維修機通訊中斷”報警顯示，IDU站監控機有全站紅光帶顯示。處置方法：關閉維修機后全站紅光帶消失，表明設備可正常使用，但需要對光交換機的性能進行檢測和分析，并完成光交換機更換，再將其與維修機正常連接，此時監控機能正常工作。

（2）故障現象：Kaduna站有全站紅光帶顯示，24V電源A斷路器打落、聯鎖機柜I/O板不工作。處置方法：先開啟24V電源A斷路器，再對兩塊24V I/0電源模塊進行分開檢查測試，若均無輸出，表示故障由24V I/0電源模塊無輸出引起。此時可先將24V I/0輸出開關斷開，再完成電源模塊更換，紅光帶消失，設備恢復正常。

3.2.5 主機與備機未同步產生故障。

（1）故障現象：Kuchbun站控制臺終端有“FCX-I未同步”報警顯示。處置方法：對聯鎖機主備機的FCX-I運行燈進行檢查，若ERR顯示紅燈，表明聯鎖機故障，此時需要將聯鎖機柜底部對應的電源開關進行關閉，再復位系統，等待幾分鐘后RUN運行燈顯示黃燈，表明備機已完成數據和信息同步，設備恢復正常。

（2）故障現象：IDU站控制臺終端出現“FCX1待機”報警。處置方法：若備用機器FCX1運行燈（RUN）顯示綠燈且閃爍，表明備用機器處于待機狀態，對備機分機籠的FFC1做進一步檢查時，發現ERR顯示紅燈。在按壓FFC1復位按鈕的同時，復位聯鎖機柜底部的電源開關，等待幾分鐘后運行燈（RUN）顯示黃燈，表明已完成備機數據和信息的同步，設備已恢復正常。

3.2.6 聯鎖設備FCX-I系不能做主機工作。

故障現象：聯鎖設備FCX-I系作為IDU站主機工作一段時間后，監控機產生FCX-I通信中斷報警，聯鎖機自動切換至FCX-II系。

處置方法：檢測發現丟包現象頻繁出現于I系工作過程中，若連續超過10s，系統會自動將FCX-I系轉為備機。調取日志分析判斷故障原因為I系光貓性能不良，更換光貓后I系聯鎖機通信恢復正常。

3.3 故障診斷方法

（1）傳統診斷方法。使用這種方法判斷故障主要依靠技術人員的相關經驗積累和其已經掌握的故障機理，通常都是對已經存在或表現出的故障進行判斷、分析、處理。檢查、逐項排除、儀表測試、邏輯推理、校核、實驗分析、比較、斷線等均是比較常用的手法。（2）信號處理法。即利用自回歸滑動平均、小波變換、函數、頻譜等信號模型，對測得的信號進行分析，提取其幅值、頻率、方差等特征值，進行故障診斷。此方法在運用時相對較為簡單方便。（3）模型解析法。借助數學模型對已建立完成的診斷對象進行精確，然后通過數理統計、函數解析等方式分析、診斷、處理被測信息。但在實際診斷的過程中被診斷對象的精確數學模型一般都很難構建，且大型的復雜設備都具有非線性的特點，這些都會對解析模型判斷法的范圍和使用效果產生影響。（4）人工智能診斷方法。這種方法主要是借助遺傳算法、專家系統、模糊邏輯、神經網絡等技術，通常情況下會和其他傳統的技術結合來操作，從而形成用診斷對象實施狀態進行故障識別、預測的智能化故障診斷系統。模糊邏輯、神經網絡、遺傳算法、專家系統的故障診斷方法都是比較常用的方法。

4 結語

綜上所述，想要確保鐵路運輸安全，就必須對信號聯鎖設備開展全面的故障排查和分析，用發展、前衛的眼光看待鐵道事業，對與信號聯鎖設備相關的故障診斷技術進行分析、研究、改進、創新，借助多種診斷方法，促進綜合診斷系統的形成，為鐵路事業的發展創造良好的條件。除此之外，還要對新型診斷技術進行深入研究，將理論與實際充分結合，促進鐵路信號聯鎖設備故障診斷技術的發展和完善。