浅析铁路信号集中监测采集曲线异常处理

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摘 要：信号集中监测系统能实时监测信号设备状况，是指导现场维修、辅助故障处理的重要设备。保证监测设备自身工作正常，充分发挥监测系统的作用对保证行车安全畅通具有非常重要的意义。本文对普速铁路道岔、轨道电路监测采集曲线异常做出故障举例分析和处理。
关键词：集中监测；采集原理；故障分析
中图分类号：U284 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）03-0020-02
1 集中监测系统构成
铁路信号集中监测主要功能有对电源屏、转辙机、轨道电路、电缆绝缘、电源对地漏流、列车信号机点灯回路电流、集中式移频、区间自闭系统电压、载频以及低频和环境状态等模拟量的监测，也有对按钮状态、控制台表示继电器状态，道岔缺口报警等开关量的监测。信号集中监测系统基于总线架构，各采集单元做成继电器形式，对应不同的采集组合，通过485总线收集各采集单元上传的信息，向通信接口分机输出一条458通信线，通信接口分机是连接中心设备。通信接口分机通过CAN总线连接到监测机柜上，监测机柜输出一根CAN线直接连到监测主机。区间自闭系统、智能电源屏、环境监控系统通过485总线传输信息到监测主机，道岔缺口報警主机的信息传输至监测主机，站场显示数据由微机联锁维修机或CTC维修机通过网线或串口线传输至监测主机。
2 25HZ相敏轨道电路采集原理及故障曲线分析处理
采集原理及配线：由于25HZ相敏轨道电路既对电压有幅值要求又对频率及相位角有相应的要求。现场使用的轨道电路电压相位角综合采集器可以采集七路轨道电压以及一路局部电压，将七路轨道电压以及相位角经过特殊的算法进行采集后，通过485总线的方式传送到通信接口分机，通信接口分机通过CAN协议传送到微机监测站机。
故障举例：当曲线与轨道测试盘数据不一致时应检查同一采集器所采集的电压是否都异常，若不是，可确定为单一的采集单元故障，可以更换器材试验，更换时注意地址码对应。现场常见为同一采集器七路曲线同时故障，此时可以查找公共部分，只有相位曲线异常时，查找（72.82）局部电源是否输入正常，由于电源屏供出局部电源可能为两路及以上，采集点只能用一束的轨道和局部电，如果七路电压相位曲线都异常时，查找采集器供电是否正常即（1.3）是否有+12V电源，查找采集器485通信是否正常即（13.23）至通信接口分机（A.B）是否畅通，当排除通道问题后，将user2000＼station＼下的3in1.ini文件打开，将其中的“记录原始数据信息”旁的标注改为“yes”，保存后重新启动监测程序，程序开始接受CAN总线数据后，在station目录下会自动生成一个CAN文件夹，里面会生成数据记录文件，文件中记录的是程序重启后这段时间内，所接收到的CAN总线数据，截取一段数据可对其进行分析。
以截取的一段原始数据举例：19 4b 00 00 89 20 00 84 2a b1 08 35 09 a8 08 c5 08 d9 07 3a 08 01 08 23 24 25 25 41 25 c6 21 68 23 2c 23 96 23 c2 09 cb 2a be 08 59 08 98 00 00 00 30 08 00 00 3a 09 f5 22 39 23 00 00 00 00 00 00 00 00 aa 23 bd 09 09 20 4e 42 00 42 73。原始数据为16进制，19为分机号1个字节，转成10进制为25，表示数据来自25号通信分机。4b 00表示其后此队列剩余的总字节数，004b转成10进制75，表示后面共有75个字节。00 89为应答帧命令码。20 00为数据总数，每个数据2个字节，对应一个寄存器点，20转成10进制为32，表示有用数据共32×2=64个字节，按每行16个字节分成4行，每两行对应一个轨道采集单元的数据信息，第一行为电压，第二行为相位角和频率。
由以上规律可以看出，这对数列共包含了2个轨道采集单元的信息，下面就采集的第二组单元数据作进一步分析：cb 2a be 08 59 08 98 00 00 00 30 08 00 00 3a 09， f5 22 39 23 00 00 00 00 00 00 00 00 aa 23 bd 09。cb 2a： 2acb转成10进制为10955，轨道的倍率固定值为0.01，乘以倍率0.01得109.55，这是局部电压的数值。be 08：即08be转成10进制为2238，乘以倍率0.01得23.38，为第一路轨道电压数值。一个采集器共7个轨道电压数值，即到3a 09为止。后面为相位角数值：f5 22：22f5转成10进制为8949，乘以倍率0.01得89.49，为第一路轨道相位角数值。轨道相位角对应7路到aa 23为止，最后两字节为局部电源的频率：bd 09：09bd转成10进制为2493，乘以倍率0.01得24.93HZ。随机选取第三组轨道电压分析98 00转成10进制为152，乘以倍率0.01得1.52，轨道相位角为0，对比曲线图可以校准曲线制图是否有大的偏差。选取第五组轨道电压分析0830转成10进制为2096，乘以倍率0.01得20.96，但是对应轨道相位角为0明显不对，可以查找采集器此组硬件是否失效。原始数据是集中监测站机从CAN通信口接收来的未经软件处理的数据，原始数据上数值的对错可以判断是硬件采集故障还是文件配置或程序处理出错，如果原始数据异常，对比现场实测值可以判断是否为监测设备硬件故障，如果原始数据正常，但图像曲线异常，则可以判断为监测站机软件绘图处理出错。
3 道岔动作功率采集原理及故障曲线分析处理
采集原理及配线：真实反应道岔动作情况的是实时功率的变化，对于交流道岔需要采集交流三相的相电压和相电流，换算成相功率数值，计算描绘功率曲线。由于普通道岔动作时间在几秒之间，道岔动作电流监测采样周期要远小于轨道的采样周期，为不大于40ms。三相电压分别从断相保护器的11、31、51节点上采集，三相电流采集模块使用断相保护器21、41、61的输出组合内部配线，经过电流采集模块穿孔采集，后连接至提速道岔电流功率采集继电器。采集继电器一方面接入a，b，c三相电压，同时接入电流互感器采集转换的电流信息。为了获得道岔动作的起始和结束时间，绘制完整的道岔曲线，需要采集道岔1DQJ的动作状态，为了不影响原有电路，采集组合内1DQJ的一组低压半空落下节点。1DQJ开关量采集器及功率采集器连接图如图1所示。
故障举例：道岔动作但没有曲线记录，由于道岔功率采集以1DQJ吸起为开始节点，当监测到1DQJ由落下变为吸起时，即开关量采集器停止输出，功率采集器便以40ms采样周期采集道岔电流模拟量数据，并在集中监测系统界面上绘制出相应的电流曲线。当没有图像时，核對现场设备正常后基本可以判断为监测故障，首先检查1DQJ采集是否有问题，操动道岔当1DQJ吸起时测试第四组后节点是否完全断开，测试开关量采集器至采集点间是否有短路，开关量（1.3）5V是否输出正常，开关量供电电源（1.2）5V是否正常，当以上几项都正常时可以判断开关量采集器设备正常，查找功率采集单元（IN3+，IN3-）是否输入正常。正常状态下功率采集单元D13电源指示灯常亮，D23运行指示灯每秒闪一次；D12接收灯和D11发送灯在无通讯时不亮，D12接收灯在闪烁时说明485总线有信号，如果传感器满足响应条件则发送信号D11发送灯也相应闪烁，注意功率采集器工作电压不能低于10.8V。
当曲线为接近0的一条直线或三项异常时：查找功率采集器输入及电流采集模块是否故障，由于输出的是功率曲线，电流要与电压比较相位角，因此电流采集的穿孔方向是固定的。每相电压与电流必须匹配，即A相电压对A相电流。计算出的功率曲线异常时要核对采集是否正确，当道岔转换时通过电流传感器孔内的电流变化，传感器记录这电压的变化同时输出0到5V电压，同时测试电流传感器输出a、b、c三点对n幅值是否正常。当停止输出三相电流，通过道岔传感器孔内电流无变化，a、b、c三点无输出电压信号。道岔转动时模块有相应的输出信号，通过测量模块输出端子上的电压是否在正常范围内，可以判断此模块是否故障。在模块正常情况下查找模块至功率采集器间线路是否畅通，测试功率采集器工作电源是否正常，测试功率采集器接受端Ua、Ub、Uc对Un及Ia、Ib、Ic对In的电压数值是否正常，485通信至分机是否正常。在通信硬件正常情况下可以尝试调阅原始数据判断是否监测站机软件绘图异常，不同采集单元的原始数据格式组成是由单元的通信协议决定的，具体含义可查阅相关集中监测厂家的接口通信分机通信协议。
4 结语
日常巡检中要及时发现曲线异常，分辨清楚是监测采集出图故障还是被监测设备发生故障，才能最大限度的提高电务维护部门的工作效率，监测设备自身的工作状态直接影响现场行车设备各种模拟量开关量的呈现、影响设备质量的综合评价。在现有的维修模式下，监测设备能否实时地、真实的展示信号设备的真实电气特性数据，对辅助保证铁路运行安全畅通具有重要作用。
参考文献
[1]卡斯柯信号有限公司.MMS2006型微机监测车站系统现场调试手册[S].2009.
[2]罗磊.关于铁路信号微机监测系统故障分析及处理措施[J].中国水运（下半月），2014，（10）.