微機監測技術在鐵路信號設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

信號微機監測技術是保證行車安全，加強鐵路信號設備的管理，監測鐵路信號設備運用質量的重要行車設備。該技術能有效的、實時的對鐵路信號設備進行全方位的監測，能及時發現與分析信號設備故障，指導現場維修工作，反映信號設備運用質量，為防止鐵路安全事故提供可靠的信息數據，創造了經濟與技術的雙重效益，確保鐵路運輸生產的安全，基于此，有必要對其展開更加深層次的探究。

1 微機監測技術應用的基本情況

近些年，我國社會經濟發展水平逐漸提升，各種科學技術手段層出不窮，并且在鐵路領域中得到了極為廣泛的應用，其中微機監測技術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”。這一技術已經實現了在我國鐵路領域的推廣和普及，該技術通過計算機網絡通訊、傳感器控制、數據庫及軟件工程等前沿技術的應用，利用計算機高速信息處理能力。對鐵路信號設備進行實時監測、故障診斷、自動分析；利用計算機大容量的數據儲存能力，進行數據處理、信息儲存、回放再現；利用計算機網絡通訊能力，加強各方面的調度指揮、故障處理、集中管理[1]。微機監測系統從結構上主要包括兩部分內容，分別為計算機內部所應用的軟件系統和外部硬件系統，其中目前我司內部軟件系統現使用的是TJWX-2006系統軟件用來作為可視化操作界面，外部硬件系統則由工控機、CAN總線、采集機、路由器、調制解調器、UPS電源等部分所構成。微機監測技術在實際應用的過程中能夠充分實現對于多種先進科學技術的有效連接，進而將系統軟件和硬件本身的多種功能組合起來，構建起呈現出較強穩定性的站場監測結構，最大限度提升現場各種可用空間的利用效果，并盡可能減少系統干擾出現的可能性，從根本上實現監測準確性以及實際效果的提升。

2 微機監測技術系統設計及特點

對于信號微機監測技術來說，其硬件結構的構成主要使用的是集散式控制系統結構，系統整體總共包含著三個層次，分別是監測中心系統、車站站機系統以及采集系統，并通過CAN總線與網絡通道進行相應連接。監測中心一般配置服務器、監測終端和維護工作站，主要負責與所轄范圍內各車站站機系統建立通信連接，進行網絡通信和數據交互，并實現信息數據的調查、處理及控制。各車站站機系統是車站的微機監測系統集中管理器，主要由工控機、路由器、調制解調器、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據，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據分類、邏輯分析處理、報警、數據統計、數據匯總、數據存儲、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、電源屏等設備上采集各種信號設備模擬質量數據和開關量狀態數據，并對采集數據進行先行處理和暫時存儲，然后再傳給車站站機系統。CAN總線是指站機與采集機之間的通信協議，采用先進的現場控制器局域網。硬件方面主要是站機配備CAN卡，采集機配備CAN控制器，采用網絡雙絞線作為連接。軟件方面，站機安裝運行CAN通信程序，支持CAN卡工作，從采集機輸入數據。網絡通道是由路由器、調制解調器、網線、光纖組成。其中路由器是用來連接到廣域網的通信設備，它有自動選擇信息路徑進行收發的功能。調制解調器是用來將計算機發出的數字信號轉換成可以在網線、光纖上傳送的模擬信號，遠端的調制解調器再將模擬信號轉換成計算機可以識別出的數字信號，從而實現數據的長距離傳輸。微機監測系統設計整體能夠呈現出高效性、實時性以協調性等特點，對于其在鐵路信號設備維護中的應用有著重要意義[2]。

3 微機監測技術在鐵路信號設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

微機監測技術可以實現對于鐵路運行階段所產生的實時數據進行高質量的采集，而相關數據信息能夠為更好地了解信號設備的運行狀態提供參考。由于整個鐵路線路涉及的信號設備數量龐大、種類繁多，通過傳統的以人力進行統計匯總的方式很難對信號設備進行有效的監測，而且紙質版的監測數據也不容易保存備案。微機監測技術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備進行實時監測的效果，關注到信號設備的工作狀態的變化，還能夠幫助相關工作人員有效落實相關信息數據的存儲、分類、傳輸等操作，極大的方便工作人員對設備狀態的掌控，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的數據庫。與此同時，微機監測系統可以第一時間組織對信息數據進行分析，剔除其中的無效數據，利用有效數據繪制展示處特定邏輯關系的圖表，進而精準提煉出其中的問題要點，提供全方位的參考數據為后續技術人員開展深入的信號設備維護工作奠定堅實的基礎[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，微機監測技術還可以實現對于異常數據及特殊事件的報警處理。報警等級根據報警方式、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，并通過網絡上傳到監測中心，通報包括：擠岔報警、列車信號非正常關閉、突然停電等。二級報警是影響行車設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，并通過網絡上傳到監測中心，通報包括：信號機燈絲斷絲、轉轍機表示異常等。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。微機監測站機系統會將各類報警信息進行存儲，以供技術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，可以對信號設備故障及報警信息進行匯總、分類、統計、查詢。

3.1.3 數據處理及控制

微機監測技術利用計算機的高速信息處理能力，能將各種鐵路信號設備的復雜數據進行優化處理。它能在鐵路信號設備的全部時間內監測其運行狀態，定時或者實時對鐵路信號設備進行參數測試、信息儲存、打印圖表、查詢數據、再現情景，方便相關配置文件、歷史數據的導入導出。回放文件可以移存到可移動存儲設備，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閱。用戶、密碼等權限也可以進行管理，對每個用戶的權限進行分級，加強信息安全。通過服務器、路由器等網絡設備向監測中心傳輸各種實時數據，保持信息流通。

3.1.4 信號設備故障分析與處理

微機監測技術的應用在鐵路信號設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備的運行狀態進行動態的實時監控。微機監測系統記錄了大量的鐵路信號設備運行情況數據，通過加強對鐵路信號設備的故障分析、故障定位，充分發揮計算機強大的數據運算分析能力，可以提高判斷故障原因的準確性、故障處理方法的有效性，對現場的故障處理起到指導性作用，能充分調度人力物力，避免因思考方向或處理方法的錯誤而導致設備故障時間的延長。它通過各車站站機系統實時記錄的控制臺狀態、電動轉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、電源屏狀態等數據進行分析，可以分析判斷信號設備的故障情況，并給出故障原因提示，提高了技術人員故障處理的速度，極大的壓縮了停時。通過信號設備故障分析，能夠促使技術人員科學實現對于鐵路信號設備的管理控制，進而達到全面控制故障的效果，確定信號設備發生故障的重點區域，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 常態化的檢查維護

若想切實展現出微機監測技術應有的效果，相關工作人員應當嚴格落實常態化的檢查維護工作，結合其實際應用的相關經驗可以確定，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備的維護工作，便會導致其產生各種類型的設備故障問題。當外網停電時間較長時，要求關閉微機監測系統電源，避免UPS過度放電。如果UPS過度放電則會導致設備損壞，無法正常充放電。系統正常的關機順序為：先關掉工控機、顯示器、網絡設備、再關掉各采集機、最后關掉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、網絡設備。微機監測系統的各部件外殼要用日常用干凈軟綿的棉布擦拭，保持清潔。打印機微機監測系統各設備運行環境的要清潔防塵、通風散熱、專用電源。以工控機為例，工控機空氣過濾清潔網要每月至少清潔一次，工控機空氣過濾清潔網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。微機監測系統的設備安全底線、防雷設備、防雷底線要每月進行檢查，防止損壞脫落。在檢查維護時候，技術人員要特別注意設備的各表示燈的亮滅情況，以此來判斷是否在正常運行。總而言之，技術人員需要針對其日常維護的實際過程進行科學合理的規劃，并對日常維護行為進行嚴格監督，制定相關維護檢查管理辦法，全面落實好檢查維護的要求，以免由于設備維護不到位、管理缺失等原因而造成設備損壞現象的出現[5]。

3.2.2 系統常見故障處理

從實際情況來看，微機監測系統體呈現出較強的實用性和穩定性，但由于現場條件復雜多變，多年來本人在系統故障處理方面積累了較多的經驗，現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；硬盤或內存條損壞或接觸不良等。若工控機開機后出現“藍屏”，出現“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，可能是操作系統有問題，一般為系統文件丟失，可以重新安裝系統。若工控機開機后，一直“嘀...”長聲音報警，不能進入系統，原因可能為內存條與主板插接不良，將內存條重新插出后，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，原因通常可能有CAN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。若監測中心與各站點網絡故障，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；調制解調器是否故障，收發線接頭是否連接正確或松動；室內網線、室外光纜是否斷開。

4 結語

綜上所述，強化對于微機監測技術的應用，能夠有效提升鐵路信號設備維護的實際效果，對于鐵路信號系統整體的持續平穩運行有著積極的促進作用。因此，相關工作人員應當加強對于微機監測技術的重視，并在實踐過程中不斷總結經驗教學，綜合考慮多方面影響因素結合實際情況，提升技術應用的實效性，為鐵路信號設備的高質量運行創造良好的條件。