站內(nèi)移頻電碼化集中監(jiān)測方案優(yōu)化的研究

摘 要：鐵路信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)是保證行車安全、加強(qiáng)信號(hào)技術(shù)管理、監(jiān)測鐵路信號(hào)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的重要行車設(shè)備，是鐵路裝備現(xiàn)代化的重要組成部分。該系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)和信息采集機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測各種信號(hào)設(shè)備工作狀態(tài)及性能，是信號(hào)系統(tǒng)的“黑匣子”。該系統(tǒng)的應(yīng)用中，存在對(duì)于站內(nèi)移頻電碼化的監(jiān)測采集信息少、缺乏故障報(bào)警信息等問題。基于此，結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)站內(nèi)移頻電碼化的集中監(jiān)測方案進(jìn)行了優(yōu)化，通過現(xiàn)場實(shí)施，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)為相關(guān)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試提供參考。

關(guān)鍵詞：信號(hào)集中監(jiān)測；站內(nèi)移頻電碼化；開關(guān)信息量采集；移頻報(bào)警

中圖分類號(hào)：U284" " " " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號(hào)：2096-6903（2023）09-0092-03

0 引言

鐵路信號(hào)集中監(jiān)測（CSM）系統(tǒng)是鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)重要組成部分，根據(jù)《鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范》TB10007-2017第11.0.1要求：高速鐵路、城際鐵路、重載鐵路以及其他I、II級(jí)鐵路，信號(hào)設(shè)備的監(jiān)測應(yīng)采用CSM系統(tǒng)；其他鐵路，信號(hào)設(shè)備的監(jiān)測宜采用CSM系統(tǒng)[1]。采用信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)，可以使電務(wù)維修人員能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地掌握信號(hào)設(shè)備的工作狀況，出現(xiàn)故障后能及時(shí)報(bào)警，記錄故障信息并對(duì)故障原因進(jìn)行智能分析。

站內(nèi)移頻電碼化是車站聯(lián)鎖系統(tǒng)的重要組成部分，其提供列車機(jī)車信號(hào)的地面信息，使機(jī)車車載設(shè)備能夠正常工作，指揮列車安全運(yùn)行。《鐵路車站電碼化技術(shù)條件》（TB/T 2465-2010），進(jìn)一步明確了列車占用的股道區(qū)段、經(jīng)道岔直向的接車進(jìn)路所有區(qū)段、半自動(dòng)閉塞接近區(qū)段、自動(dòng)站間閉塞接近區(qū)段、自動(dòng)閉塞經(jīng)過道岔直向的發(fā)車進(jìn)路所有區(qū)段，均需要實(shí)施車站電碼化[2]。因此，實(shí)時(shí)掌握站內(nèi)移頻電碼化設(shè)備的工作狀態(tài)及故障情況，對(duì)電務(wù)維修人員就顯得非常重要。

基于此，本文結(jié)合新建福建可門港鐵路支線信號(hào)集中監(jiān)測工程，對(duì)站內(nèi)移頻電碼化的集中監(jiān)測方案進(jìn)行了優(yōu)化研究，豐富了監(jiān)測的信息內(nèi)容和報(bào)警信息，完善了信號(hào)集中監(jiān)測的功能。通過現(xiàn)場實(shí)施，系統(tǒng)運(yùn)行良好，滿足了電務(wù)維護(hù)人員的需求。

1 發(fā)現(xiàn)問題

依據(jù)鐵路信號(hào)站內(nèi)電碼化技術(shù)發(fā)展情況，為滿足電氣化牽引區(qū)段抗干擾的需求，現(xiàn)階段車站電碼化設(shè)備一般都采用移頻信息電碼化。移頻信息電碼化又可分為4信息移頻電碼化、8信息移頻電碼化、ZPW-2000系列移頻電碼化等。其中ZPW-2000系列電碼化均具有自診斷及自檢測功能，可以直接為集中監(jiān)測系統(tǒng)傳遞信息。

ZPW-2000A系列移頻電碼化設(shè)備利用在原站內(nèi)電碼化移頻發(fā)送檢測器內(nèi)部增加檢測處理板的形式，來實(shí)現(xiàn)采集發(fā)送檢測器，將采集的信息送到采集處理器進(jìn)行信息處理。采集處理器是ZPW-2000A微機(jī)監(jiān)測子系統(tǒng)的關(guān)鍵處理設(shè)備，采集處理器采用的是windows操作系統(tǒng)平臺(tái)，并用C++語言編程。經(jīng)過處理后的電碼化發(fā)送功出電壓、電流、功出信號(hào)的載頻低頻等監(jiān)測信息，通過CAN總線將采集結(jié)果輸出給ZPW-2000A維修機(jī)，進(jìn)而通過RS422串口或RJ45網(wǎng)線傳給集中監(jiān)測系統(tǒng)。

ZPW-2000R站內(nèi)移頻電碼化設(shè)備在研發(fā)時(shí)就有一套自監(jiān)測系統(tǒng)，利用發(fā)送采集器采集ZPW·UAN型站內(nèi)功放組合及ZPW·UFN型站內(nèi)發(fā)送組合內(nèi)站內(nèi)功放器、站內(nèi)發(fā)送器等單元設(shè)備的電壓、電流、頻率及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并與集中監(jiān)測等上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，從而在集中監(jiān)測站機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)電碼化信息的監(jiān)測。

相比較而言，早期的站內(nèi)電碼化設(shè)備，如信息移頻電碼化，是一種無自診斷、檢測報(bào)警信息的站內(nèi)電碼化設(shè)備。作為早期出現(xiàn)的移頻電碼化設(shè)備，其有投資較少的優(yōu)點(diǎn)，但也具有無法進(jìn)行自診斷和自監(jiān)測、無法為信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)傳遞信息、電務(wù)維護(hù)工作量大等不足之處。目前大多在一些不太繁忙的鐵路支線或?qū)Ｓ镁€采用，如在新建福建可門港鐵路支線工程中，可門港支線車站均使用8信息移頻電碼化設(shè)備。由于該設(shè)備研制時(shí)沒有考慮集中監(jiān)測自診斷、檢測報(bào)警信息的接口問題，在現(xiàn)階段工程設(shè)計(jì)中與集中監(jiān)測分機(jī)系統(tǒng)接口時(shí)，只能采用在外部增加電碼化電壓、電流采集傳感器的實(shí)采方式，來滿足關(guān)于電碼化電壓、電流、頻率的采集條件的需求。

對(duì)于移頻電碼化設(shè)備的監(jiān)測，根據(jù)《鐵路信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)條件》（Q/CR442-2020）要求，需要采集發(fā)送器的電壓、電流、載頻、低率信息，電碼化電纜側(cè)電壓、電流、載頻及低頻頻率，以及模擬量對(duì)應(yīng)區(qū)段的CJ狀態(tài)，軌道繼電器狀態(tài)[3]，存在采集信息量少，缺乏故障報(bào)警信息等問題。迫切需要對(duì)目前的站內(nèi)移頻電碼化集中監(jiān)測方案進(jìn)行補(bǔ)充優(yōu)化完善，充分發(fā)揮鐵路信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)的綜合分析等功能。

2 方案優(yōu)化研究

依托新建福建可門港鐵路支線集中監(jiān)測工程，在滿足《鐵路信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)條件》（Q/CR442-2020）和《鐵路車站電碼化技術(shù)條件》（TB/T 2465-2010）的基礎(chǔ)上，結(jié)合《南昌鐵路局信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求》（NCG/DW204-2014），對(duì)站內(nèi)移頻電碼化設(shè)備的監(jiān)測方案進(jìn)行了優(yōu)化研究。

對(duì)于移頻電碼化設(shè)備的監(jiān)測，傳統(tǒng)的方案只監(jiān)測發(fā)送器的電壓、電流、載頻、低頻等模擬量信息，缺乏對(duì)站內(nèi)電碼化報(bào)警的監(jiān)測。在實(shí)際工作中，電務(wù)維修人員還需要關(guān)心一些電碼化繼電器電路中的關(guān)鍵性繼電器的工作狀態(tài)是否正常。如：站內(nèi)電碼化發(fā)碼狀態(tài)JMJ（接車發(fā)碼繼電器）、FMJ（發(fā)車發(fā)碼繼電器）。JMJ或FMJ是表達(dá)電碼化電路是否工作的關(guān)鍵性繼電器。當(dāng)列車接近車站時(shí)，JMJ或FMJ就應(yīng)隨著列車進(jìn)入車站的運(yùn)行情況，保持在吸起狀態(tài)，完成機(jī)車信號(hào)的地面發(fā)碼工作。機(jī)車接收到正確的地面信息，指揮列車安全運(yùn)行。若因故障不能正常吸起，車站地面發(fā)送信號(hào)失效，機(jī)車接收不到地面相關(guān)信息后，列車將停車而不能運(yùn)行。

因此，需要在現(xiàn)行《鐵路信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)條件》（Q/CR442-2020）對(duì)開關(guān)量采集的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充對(duì)電碼化關(guān)鍵開關(guān)量的監(jiān)測，電氣集中車站采集站內(nèi)電碼化發(fā)碼狀態(tài)JMJ、FMJ、YMJ、QMJ繼電器，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖車站采集站內(nèi)電碼化發(fā)碼狀態(tài)JMJ、FMJ繼電器[4]。通過與聯(lián)鎖機(jī)上位機(jī)的接口，增加對(duì)站內(nèi)電碼化報(bào)警的監(jiān)測，并將其納入集中監(jiān)測二級(jí)報(bào)警類型里。控制臺(tái)站內(nèi)電碼化報(bào)警燈亮，持續(xù)1 s以上則報(bào)警，控制臺(tái)站內(nèi)電碼化報(bào)警燈熄滅，報(bào)警消除。

移頻電碼化的集中監(jiān)測新增開關(guān)量采集信息及站內(nèi)電碼化報(bào)警監(jiān)測信息的設(shè)計(jì)，由硬件、軟件兩部分完成。外部硬件采集電路的設(shè)計(jì)，由站內(nèi)電碼化電路繼電器邏輯電路中的JMJ、FMJ、YMJ、QMJ繼電器相應(yīng)接點(diǎn)來完成開關(guān)量的采集工作。

采集開關(guān)量的方式有兩種：當(dāng)電碼化電路中的JMJ、FMJ、YMJ、QMJ繼電器相應(yīng)接點(diǎn)有一組以上空接點(diǎn)時(shí)，可直接利用該組空接點(diǎn)進(jìn)行采集開關(guān)量，將空節(jié)點(diǎn)通過側(cè)面端子直接引至集中監(jiān)測機(jī)柜的開關(guān)量輸入板，直接采集該繼電器開關(guān)量的信息。當(dāng)JMJ、FMJ、YMJ、QMJ繼電器的空接點(diǎn)占用時(shí)，可利用半組空接點(diǎn)通過增設(shè)開關(guān)量采集模塊，進(jìn)行相應(yīng)的開關(guān)量信息的采集。新增站內(nèi)電碼化報(bào)警的監(jiān)測要求，采集條件是通過聯(lián)鎖機(jī)的上位機(jī)（維修機(jī)），將電碼化報(bào)警信息通過RS485串口傳送到集中監(jiān)測站機(jī)。集中監(jiān)測軟件及數(shù)據(jù)對(duì)站內(nèi)電碼化部分，需要進(jìn)行相應(yīng)的配置完善及解析，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室仿真模擬實(shí)驗(yàn)。新增電碼化開關(guān)量采集原理如圖1所示。

3 工程實(shí)施后的效果

在新建福建可門港鐵路支線集中監(jiān)測工程中，實(shí)施了站內(nèi)移頻電碼化集中監(jiān)測的優(yōu)化方案，新增了電碼化開關(guān)量的信息采集。經(jīng)集中監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)配置、核實(shí)、運(yùn)算，集中監(jiān)測形成了相應(yīng)的顯示信息，方便了電務(wù)人員及時(shí)了解車站電碼化設(shè)備在列車運(yùn)行過程中的工作情況。新增電碼化開關(guān)量的信息采集顯示界面圖如圖2所示。

通過計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備將電碼化發(fā)送器的工作情況，通過采集移頻發(fā)送器報(bào)警YBJ的條件，將電碼化的報(bào)警信息傳遞給集中監(jiān)測設(shè)備，使電務(wù)人員能夠及時(shí)通過信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)得到站內(nèi)電碼化報(bào)警的信息。移頻電碼化報(bào)警信息監(jiān)測圖如圖3所示。

通過對(duì)站內(nèi)移頻電碼化集中監(jiān)測方案的優(yōu)化，豐富了集中監(jiān)測的監(jiān)測內(nèi)容，完善了站內(nèi)移頻電碼化的監(jiān)測功能，進(jìn)一步滿足了電務(wù)段日常維護(hù)的使用需求，提升了監(jiān)測設(shè)備的整體水平。

4 結(jié)束語

本文以新建福建可門港鐵路支線集中監(jiān)測工程為依托，提出了站內(nèi)移頻電碼化集中監(jiān)測優(yōu)化方案，新增了移頻電碼化的開關(guān)量信息監(jiān)測及報(bào)警信息監(jiān)測，豐富了信號(hào)集中監(jiān)測的信息，完善了信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)的功能，旨在方便以后同類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)施工，為同行借鑒。

參考文獻(xiàn)

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[2]中華人民共和國鐵道部.TB/T 2465-2010 鐵路車站電碼化技術(shù)條件[S].北京：中國鐵道出版社，2010.

[3]中國國家鐵路集團(tuán)有限公司.Q/CR442-2020 鐵路信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)條件[S].北京：中國鐵道出版社，2020.

[4]《南昌鐵路局信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求》（NCG/DW204-2014），南昌鐵路局，2014-7-29.