鐵路信號設備電源監測系統的故障分析和改進策略研究

馬春英 高艷平

摘 要：隨著科學技術的進步，我國鐵路事業的發展十分迅猛，目前的鐵路已經占據在了世界的先進行列。鐵路監測系統的構建是為了更好的檢測列車運行狀態，其中包括了狀態、位置、速度、故障問題等這些信息，保障列車高效的運行，減少安全的隱患。鐵路信號設備電源承載了其中的信號運輸的作用，有著較為重要的作用，具備高效性和可靠性，鑒于此，文章講述了鐵路信號設備電源監測系統的故障分析和改進的策略。

關鍵詞：鐵路信號設備;電源監測系統;故障分析;改進策略;

0? ? 引言

鐵路對人們的生產生活都有著十分重要的影響，所以鐵路的運轉受到更多人的關注和重視，減少設備的故障、消除故障隱患，使安全的隱患消除在萌芽之中，這一直都是檢修單位工作的目標。如果信號設備的電源出了問題，那將造成信號傳輸的終端，影響整條線路的鐵路運行，影響的范圍十分廣泛。因此，信號設備電源監測系統至關重要，只有確保信號的準確傳輸，才能保障鐵路的運轉。

1? ? 常見的信號設備電源系統故障分析

1.1? 聯鎖設備斷電故障

鐵路信號機連鎖設備系統中，UPS擔負著設備的供電需求，連鎖上下位機的安全用電和部分網絡設備供電。上位機的作用是人和電腦溝通的橋梁，是實現信號集中管控的關鍵要素;下位機的作用是控制者現在所有設備的反饋情況，將所有設備的運轉情況都反饋在下位機上，實現對所有設備的檢測[1]。UPS的供電電源監測端就是電源屏的輸出端，這個輸出的線路最容易損壞，容易受到客觀因素的影響。隨著電纜的磨損、老鼠抓咬、接觸不良等因素影響，會出現斷電的現象且這種斷電不會出現預警。僅憑借UPS電池只能維持一小時工作，如果沒有及時的修復，將會出現較大范圍的信號設備斷電，聯鎖設備的數據也會出現丟失。由于鐵路維修的電務段的點檢時間是固定的，所以很多情況下都不能及時發現這一情況，直到電池電量被消耗殆盡，出現了故障保障，才能發現故障，但也不能提供具體位置，極大地阻礙了修復工作。

1.2? 重復穩定電壓的故障

目前，大部分車站的微機聯鎖、電源屏和UPS都是出自不同地方的，這就造成連接時經常會出現故障[2]。現在鐵路局和廠礦車站大多數都是利用信號智能電源屏進行提供電力，市場會出現模塊、UPS反復穩定電壓的信息，甚至部分UPS設備需要使用一個火線、一個零線的相對不穩定方式供應電壓，所以會經常出現報警現象。市場報警增加了工作人員的工作量。如果使用的供電電壓是不可調的UPS，就必須關閉電源，通過重啟的方式解決故障，給鐵路的正常運行造成了較大的阻礙，影響了信號設備的正常運轉。

2? ? 聯鎖設備斷電故障的改進策略

2.1? 監視UPS電源工作狀況

要想改進故障的修復方法，首要的條件就是了解故障出現的原因。利用微機監測站機對UPS電源的工作情況進行監測和記錄，當出現斷電時，監測戰機可以收到由斷電引起的異常數據變化，進行斷電的警示，而在供電正常了之后，微機監測也需要進行手動的復位，才能恢復到正常的工作情況。

監測的位置是UPS輸入電源的兩端，監測實時的電壓變化，通過這樣的方式反映出UPS電路中電壓的變化情況。這一監測要在不影響正常工作的前提下開展，從UPS所在的微機聯鎖柜輸出端子引入監測采集機，通過互感器模塊完成信息的采集。電壓互感器應用的是WB系列的交流電壓互感器，這一傳感器的優勢在于隔離性能很好，且測量的電壓變化較為精準，運用的是直流0～5 V的電壓輸出，輸入阻抗高小于等于40 kΩ，UPS供電的電路不會因此而造成影響[3]。通過互感器進行電壓傳輸隔離后，由于采集信息運用的是交流信號，所以需要將其轉換為直流的0～5 V電壓，只有這樣才能符合UPS輸入端電壓值的變化。將標準的直流電壓送到監測采集機CPU板上，實現A/D的轉換，將其以數字化的形式呈現出來，最后送到監測站機進行處理。UPS在進行電源切斷時，必須需要給監測的站機一個信號，實現采集機的報警，紅燈閃爍，起到提示相關人員的作用。

監測站機正常情況下配備的是CAN卡，采集機配備的是CAN控制器，兩者之間利用雙絞線連接總線。站機安裝運行的是CAN的通信程序，使其可以做到從采集機收集或者索要數據的功能。CAN總線作為主要的應答措施，按照主機的命令進行工作，向其中一個分機索要數據時，其他的分機進行等待的處理，這一應用的優勢就在于快捷、實用性強，可以實現將所有數據分批傳送給主機的目的，具有非常強的可靠性。

微機監測系統需要采取的是三層的軟件框架，實現可以隨時觀察的平臺，操作的系統是WIN2000且應用的軟件必須適用于大型的局域網。該系統能實現遠程、實時監測，提升監測的實用性，并可以實現定時的監控器，以此來保護數據，一旦出現故障時，即便重置系統，也不會出現數據的丟失，實現數據的保護。其監測的項目包括了電源屏輸入、輸出電壓監測、電源對地漏泄電流監測、電纜絕緣監測、電纜對地漏泄電流監測等。

這一方法應用到了以下的軟件，其一是窗口和菜單。首先屏幕顯示的是人們熟悉的對話框模式，只需要通電就可以顯示站場的監視窗口[4]。戰場圖設計需具備以下幾個方面的特點，需要可以用手進行滑屏操作，展現出站場中的設備名稱，能實現半屏的顯示形式，從多方面的滿足查看者的需求，可以直觀地查看相關要求。其二是查找數據時要有兩種方式，菜單路徑和快捷按鈕路徑，使相關的技術人員迅速找到相關項目，即便是初學者也不會被難倒。

2.2? 利用電務維修機監視UPS電源的工作情況

可以利用電務維修機進行電源工作情況的監視和記錄，監測不具備監測設備的車站。電務維修機可以連接UPS電源的計算機通信口，電源切斷掉后，利用電池的電能進行工作，這時電務維修機就會受到UPS掉電信號，再轉發到調度的監控機和上位機上，上位機的顯示器就會顯示預警信息，并且在電池電量耗干之前，會將數據進行保存然后關機，從根本上保障了聯鎖機和上位機的正常運轉。

2.3? 引出電源的監測線

電纜的引出也是一個較為關鍵的環節，在聯鎖柜空開端子出引出電源的檢測線，在車務段的運轉室內或是電務段的值班室內接上一個UPS電源正常供應的指示燈，一旦電源斷開，可以及時的通知電務人員，使電務人員根據報警信息，迅速的進行處理，及時恢復電力，將影響降到最低。

2.4? 應用的效果

在利用這一方案改進電源系統和監測系統后，可以全面的監測工作狀態，一旦出現故障，能第一時間通知相關的維修人員，工作的效率非常高，具有高效性、穩定性和先進性的測試平臺，能實現智能化和網絡化的監測，保障了即便系統在供電出現問題時，依舊可以穩定的工作，減少對鐵路運行的影響。同時，這一方案便于升級改造，不需要大動干戈的進行修改，方便了數據的交流和分析。最后就是方便集中的管理，各個車站都可以直接獲取供電信息和UPS的使用狀態信息。

3? ? 重復穩壓故障的改進策略

如果在不進行改造的前提下，只需要將電源屏的不穩定電壓直接供給UPS設備，通過這樣的供電方式，直接將重復穩壓改變成了一次的穩壓，直接避免了出現市內報警的現象;而如果UPS是帶有調節供電電壓靈敏度的，就可以將靈敏度調到最低等，報警的現象也就不會頻繁地出現了，這是較為便捷的解決方法。

4? ? 結語

綜上所述，隨著鐵路設備的自動化越來越普及，信號設備電源監測系統必須與時俱進的改變，跟上自動化的步伐，不能只是將鐵路設備進行智能化。如果監測系統不能隨之改變，就會造成更多故障的出現。只有保障了信號設備電源監測系統的完善，才能第一時間發展故障，并及時解決，使管理逐漸規范化和合理化。

[參考文獻]

[1]楊洪權.鐵路信號設備智能運維綜合管理平臺研究[D].蘭州：蘭州交通大學，2018.

[2]蔡華林.鐵路信號設備集中診斷及智能分析系統技術研究[D].北京：中國鐵道科學研究院，2017.

[3]者晶暉.鐵路信號電源系統可靠性分析[D].蘭州：蘭州交通大學，2016.

（編輯 姚 鑫）