鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)的發(fā)展方向

陶玉鳳

（蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

以前的鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用已不能滿足當(dāng)今不斷增長(zhǎng)的檢測(cè)需求。鐵路信號(hào)檢測(cè)目標(biāo)和檢測(cè)信息的大幅增加，大大增加了維修人員的工作量，但也確保了鐵路的安全運(yùn)行。為了解決這些問(wèn)題，有必要將鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于鐵路安全運(yùn)行管理中，并在常規(guī)的簡(jiǎn)單監(jiān)控儀器測(cè)試中積極應(yīng)用鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。“診斷”具有更智能的集成功能，可制定維護(hù)指南，以有效地確保列車的安全性。鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠發(fā)現(xiàn)安全隱患并及時(shí)消除，為安全運(yùn)行提供了重要保證。在這種環(huán)境背景下，探索鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在鐵路運(yùn)營(yíng)中的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 微機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備在鐵路信號(hào)中的基本情況

微機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)是近來(lái)鐵路軌道運(yùn)行監(jiān)控的重要科學(xué)技術(shù)手段，國(guó)鐵車站都應(yīng)用了這個(gè)技術(shù)，而且還利用了計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器控制技術(shù)和通信數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)。微機(jī)監(jiān)測(cè)主要由內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用的軟件系統(tǒng)兩部分組成。內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)、站機(jī)、路由器、保護(hù)器、調(diào)制器、解調(diào)器等。微機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)將幾種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)連接在一起，就實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)軟件和硬件的功能組合，形成了穩(wěn)定的站場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)，把現(xiàn)場(chǎng)所有可用的空間都充分利用了起來(lái)，并防止了系統(tǒng)干擾，達(dá)到準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)軌道的效果。

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

開(kāi)關(guān)量獲取電路：在鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)量主要用于監(jiān)控繼電器、控制臺(tái)按鈕和燈絲等設(shè)備，并及時(shí)記錄問(wèn)題，以提供用于確認(rèn)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)會(huì)記錄大量的交換機(jī)狀態(tài)，進(jìn)行更改、分析和記錄，并對(duì)受監(jiān)視的異常交換機(jī)執(zhí)行警報(bào)處理。有效采集時(shí)間在250毫秒以內(nèi)，減少了引線，為了確保設(shè)備安全運(yùn)行需要采取絕緣措施。讓開(kāi)關(guān)量的各個(gè)子系統(tǒng)同時(shí)工作，PC控制和采集開(kāi)關(guān)量可以診斷電路故障，間隔時(shí)間為20毫秒，從而實(shí)現(xiàn)了電路故障的跟蹤與診斷。

3 微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

3.1 采集機(jī)加工

系統(tǒng)運(yùn)行后將數(shù)據(jù)采集完成，CAN啟動(dòng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理和傳輸，并檢測(cè)CAN中是否有數(shù)據(jù)。其解析緩沖區(qū)，命令、收集數(shù)據(jù)，然后傳輸CAN數(shù)據(jù)，檢測(cè)信號(hào)狀況和往返行程。采集器的處理首先初始化程序，讀取開(kāi)關(guān)值，執(zhí)行絕緣處理和模壓處理，在40毫秒之后執(zhí)行采樣處理以穩(wěn)定開(kāi)關(guān)值并立即切斷電源。命令處理完成，再次開(kāi)始讀取。

3.2 斷電處理

如果由于外部電網(wǎng)造成停電或電壓波動(dòng)，信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)立即觸發(fā)瞬時(shí)停電警報(bào)，并每40毫秒執(zhí)行一次瞬時(shí)停電處理。樣本的值為1。如果樣本的存儲(chǔ)區(qū)域在5-200之間不為1，則意味著瞬時(shí)電源故障恢復(fù)到其原始狀態(tài)。如果不在5-200之間，則表示沒(méi)有瞬時(shí)電源故障。如果瞬時(shí)電源故障計(jì)數(shù)器為0，將自動(dòng)返回到主程序。

4 鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)優(yōu)點(diǎn)

微機(jī)監(jiān)測(cè)具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)如下：首先，微機(jī)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性非常強(qiáng)，并且信息可以快速及時(shí)地傳輸。計(jì)算機(jī)監(jiān)控的信息傳輸主要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)，但是人工信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和效率不如計(jì)算機(jī)監(jiān)控。其次，強(qiáng)大的微機(jī)監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能可以及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。手動(dòng)監(jiān)測(cè)存在許多漏洞，因此需要大量時(shí)間和人力成本，并且許多手冊(cè)已分配給固定監(jiān)測(cè)區(qū)域，因此對(duì)其他區(qū)域了解不多。相比之下，微機(jī)監(jiān)測(cè)更方便有效。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)從某個(gè)分類的硬盤(pán)獲得各種監(jiān)測(cè)信息，因此可以避免因手動(dòng)記錄而引起的錯(cuò)誤。

5 微機(jī)監(jiān)測(cè)應(yīng)用在鐵路信號(hào)設(shè)備維修中的數(shù)據(jù)分析

所有設(shè)備系統(tǒng)都有一定范圍的正常運(yùn)行值，鐵路信號(hào)系統(tǒng)也是如此。在實(shí)際操作中，微機(jī)監(jiān)測(cè)收集并管理整個(gè)鐵路網(wǎng)絡(luò)的所有信號(hào)數(shù)據(jù)。在小的數(shù)據(jù)差異中查找錯(cuò)誤。實(shí)際上，在鐵路運(yùn)輸中出現(xiàn)的大多數(shù)缺陷都可以在很短的時(shí)間內(nèi)被識(shí)別出來(lái)，而及時(shí)性是影響解決問(wèn)題的主要障礙。微機(jī)監(jiān)測(cè)通過(guò)24小時(shí)檢查來(lái)收集和匯總所有數(shù)據(jù)，從而能夠全天有效地監(jiān)督和管理數(shù)據(jù)，以找出哪些鏈路有缺陷以及哪些鏈路數(shù)據(jù)異常。因此，它為鐵路信號(hào)設(shè)備的維護(hù)提供了有效的參考，可以更好地完成故障維護(hù)。

圖1

6 在鐵路信號(hào)中應(yīng)用微機(jī)監(jiān)測(cè)

電路故障具有瞬時(shí)性質(zhì)，一旦發(fā)生故障，很容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象，但是引入微機(jī)監(jiān)測(cè)可以大大緩解這一問(wèn)題。在計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)中，有兩種方法可以避免電路發(fā)生危險(xiǎn)。第一種是依靠計(jì)算機(jī)全天候監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并以圖形形式顯示監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)。根據(jù)該圖表對(duì)各種類型的錯(cuò)誤進(jìn)行分類。第二種是為了進(jìn)行比較，可以使用相鄰電路數(shù)據(jù)查找有缺陷的零件與正常零件之間的差異，并且進(jìn)一步分析造成缺陷的原因，從而避免或減少缺陷。微機(jī)監(jiān)測(cè)不能完全監(jiān)測(cè)信號(hào)設(shè)備故障，但是與傳統(tǒng)方法相比，微機(jī)監(jiān)測(cè)具有更高的監(jiān)測(cè)效率和質(zhì)量。此外，某些鐵路上的電路故障可能會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

7 當(dāng)前鐵路信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的日常維護(hù)

鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在傳統(tǒng)的日常維護(hù)模式上，增強(qiáng)了對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備故障的分析能力和鐵路信號(hào)設(shè)備的電氣特性管理。除此之外，鐵路信號(hào)集中監(jiān)控系統(tǒng)更加注重其運(yùn)行，實(shí)時(shí)監(jiān)控鐵路信號(hào)設(shè)備狀態(tài)。為了更好地管理和維護(hù)鐵路信號(hào)中央監(jiān)控系統(tǒng)中的鐵路信號(hào)設(shè)備，鐵路信號(hào)中央監(jiān)控系統(tǒng)的智能分析系統(tǒng)分析了鐵路信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并分析了由鐵路信號(hào)監(jiān)控器監(jiān)控的相關(guān)信息。故障信息的統(tǒng)計(jì)分析，方便鐵路信號(hào)設(shè)備維修人員實(shí)時(shí)搜索，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的全面控制。查看并分析了鐵路信號(hào)中央監(jiān)控系統(tǒng)列出的故障后，鐵路信號(hào)設(shè)備的維護(hù)人員可以選擇并記錄故障原因以及如何處理。智能系統(tǒng)可以列出相關(guān)故障的頻率并有助于故障排除。

7.1 合理設(shè)置鐵路信號(hào)微機(jī)閾值參數(shù)以監(jiān)控模擬量

低頻信息由信號(hào)微機(jī)監(jiān)控設(shè)備處理。例如，如果地面信號(hào)機(jī)在編組過(guò)程中呈綠色發(fā)光，而機(jī)車信號(hào)燈呈黃色發(fā)光，則可能是由于繼電器故障所致，此時(shí)則需要比較大量的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)并排除設(shè)備運(yùn)行的危險(xiǎn)。

7.2 改善和優(yōu)化信號(hào)檢測(cè)采集點(diǎn)

在實(shí)際應(yīng)用中，采用信號(hào)傳輸和處理系統(tǒng)來(lái)集成和連接各種設(shè)備，并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸來(lái)提供有關(guān)信號(hào)微機(jī)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行的信息。在信號(hào)采集方面，微機(jī)監(jiān)控設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和復(fù)制，模擬開(kāi)關(guān)量。最重要的功能是準(zhǔn)確分析每個(gè)信號(hào)采集區(qū)域的誤差，并采用信號(hào)檢測(cè)點(diǎn)分塊法，使用不同的信號(hào)采集和設(shè)備，對(duì)監(jiān)測(cè)中心的監(jiān)視方法進(jìn)行信號(hào)客觀處理，針對(duì)異常數(shù)據(jù)不一致的錯(cuò)誤位置進(jìn)行處理。

7.3 鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)中應(yīng)注意的事項(xiàng)

全面改善鐵路信息化建設(shè)主要依靠鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸和應(yīng)用。“黑匣子”在實(shí)際監(jiān)控過(guò)程中會(huì)被使用到信息系統(tǒng)，以將信號(hào)監(jiān)控和信息傳輸集成在一起。為了實(shí)現(xiàn)此功能，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和處理，可以確定參數(shù)鏈接關(guān)系，并提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。每個(gè)故障設(shè)備的信號(hào)特征可以從監(jiān)測(cè)中心通過(guò)收集數(shù)據(jù)得到，并及時(shí)定位和檢測(cè)具體故障。為了增強(qiáng)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，有必要避免諸如不清楚的缺陷定義之類的問(wèn)題。現(xiàn)有的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以滿足錄音使用的要求。需要注冊(cè)并提示復(fù)雜的分支跟蹤部分。對(duì)于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)容量不足的問(wèn)題，在完成注冊(cè)后，可通過(guò)該部分的列車分流信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)。為了改善和改進(jìn)此功能，了解故障設(shè)備的高強(qiáng)度并將其注冊(cè)到微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中非常重要。采用的方法可有效縮短特定部分和相關(guān)數(shù)據(jù)輸入的注冊(cè)時(shí)間，并界定了范圍以方便現(xiàn)場(chǎng)處理。

8 在鐵路信號(hào)設(shè)備維護(hù)中應(yīng)用微機(jī)監(jiān)測(cè)的重要性

微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要功能是實(shí)現(xiàn)操作的安全性，加強(qiáng)信號(hào)設(shè)備接頭的管理，并監(jiān)控鐵路的運(yùn)行質(zhì)量和信號(hào)設(shè)備。在鐵路信號(hào)設(shè)備的維護(hù)中，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：（1）利用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)設(shè)備運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和備份，可以對(duì)鐵路信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析確保鐵路信號(hào)設(shè)備故障的預(yù)警管理。（2）可以確保電氣設(shè)備運(yùn)行安全的微機(jī)監(jiān)控設(shè)備。使用鐵路信號(hào)設(shè)備時(shí)，微機(jī)監(jiān)控可以測(cè)試信號(hào)系統(tǒng)的參數(shù)，并檢查信號(hào)質(zhì)量是否符合鐵路安全要求。通常，在鐵路信號(hào)設(shè)備的管理中，微機(jī)監(jiān)控設(shè)備可以更準(zhǔn)確、及時(shí)、智能地報(bào)告鐵路信號(hào)設(shè)備的故障，有效避免事故的發(fā)生。

圖2

9 鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)的發(fā)展方向

鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)對(duì)目前鐵路運(yùn)輸中的問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，并且諸如信號(hào)設(shè)備之類新技術(shù)的使用大大減少了維護(hù)人員的工作量，在確保鐵路的安全運(yùn)行中起著重要的作用。積極開(kāi)展鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，從技術(shù)管理的角度認(rèn)真對(duì)待鐵路交通安全。加強(qiáng)鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行，積極開(kāi)展管理任務(wù)，將純儀表監(jiān)控轉(zhuǎn)化為智能綜合診斷。這是鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)控的發(fā)展方向。通過(guò)技術(shù)應(yīng)用，我們將共同確保鐵路運(yùn)營(yíng)安全，為了鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)控的更好發(fā)展而共同努力。

10 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，微機(jī)監(jiān)測(cè)是一種基于現(xiàn)代信息技術(shù)的設(shè)備維護(hù)技術(shù)，具有速度快、動(dòng)態(tài)性強(qiáng)、靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以提前監(jiān)測(cè)出鐵路信號(hào)設(shè)備的隱患，并為此提供了解決方案。它可以更快更好地完成鐵路信號(hào)系統(tǒng)的維護(hù)，并且避免了由于鐵路信號(hào)設(shè)備問(wèn)題而引起的鐵路延誤。在鐵路的實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，鐵路信號(hào)設(shè)備必須能夠指導(dǎo)鐵路運(yùn)營(yíng)線的規(guī)劃。在信號(hào)設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，可能會(huì)發(fā)生安全事故。微機(jī)監(jiān)測(cè)可以在鐵路運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)信號(hào)設(shè)備具體運(yùn)行的有效監(jiān)測(cè)，從而可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障，提供預(yù)警，并具有聯(lián)網(wǎng)功能。遠(yuǎn)程控制整個(gè)信號(hào)設(shè)備的功能，并以最快的速度完成鐵路信號(hào)設(shè)備的維護(hù)。