铁路信号联锁设备的常见故障及诊断方法

申慧军

（中国土木工程集团有限公司，北京 100038）

1 工程概况

本工程起于Idu站IIDK0+000，终于Kaduna站DK768+800，线路全长184km。其中Idu至Kakau接轨 站 ：IIDK0+000-IIDK157+600=DK746+354.47,长度 为 161.546km；Kakau至 Kaduna间，DK746+300-DK768+800，长度为22.5km。本线路设计为全线单线，沿线设9座车站，其中Idu站、Kaduna站、Kuchbun站为中间站，其他站为会让站。

在所有的车站中，IdU站包含12组联锁道岔和3股到发线；Kaduna站包含16组联锁道岔、5股到发线，共36组道岔，15股到发线；Kuchbun站包含4组联锁道岔和3股到发线；其他车站均包含2组联锁道岔和2股到发线，其中涉及的到发线含正线。

2 信号设备主要技术方案

联锁制式：双机热备型微机联锁。

3 联锁设备常见故障及故障诊断方法

3.1 双机储备系统简介

图1 双机储备系统结构图

（1）系统构成。下图1中A、B为两台相同的计算机，一台为在线运行状态的为主机，通过切换开关可将其输出引向外部，另外一台为备用状态，即待命接替状态，备用时的主要作用是检测系统运行，若主机出现故障宕机或因其他不可控原因不能正常工作，可以通过控制切换开关完成主备机的相互切换。（2）双机储备系统工作方式。双机储备，即主机和备用机器输入的信息相同，两台机器可对系统的程序完成独立运行，并可自动完成不定期的数据和信息同步。通常，通过输出口的信息都由主机来输出，且两台机器在输出系统运行之前，按照先后次序，先打开的就是主用联锁机。如果主机发生故障，系统会自动完成主备机之间的切换，不会对系统的工作产生影响。但现实中两台机器之间的切换需要一定的时间，所以无缝切换是最理想的状态。（3）故障监测。故障监测是双机储备系统的核心，通常情况下，监测设备采用软硬件相结合的方式，最常用的故障监测方式为比较法。

3.2 联锁设备常见故障

3.2.1 机柜无法启动。

故障现象：联锁机柜、监控机和维修机均不能正常启动。

处置方法：（1）在保证电源屏能为联锁系统提供稳定电源的条件下，开启空气开关。（2）开启综合柜背面的220V空气开关。（3）确认电源屏在正常供电状态下，开启UPS并保证其对外供电。（4）依次开启综合柜中的联锁、监控机、维修机和控制台对应的电源开关。（5）确认联锁系统中每个机笼上对应电源板的Power on指示灯点亮。

3.2.2 控制台不显示站场。

故障现象：控制台一台报警“监控A机通信中断”或显示黑屏。

处置方法：（1）确认视频延长线接触状态，检查控制台显示器电源线接触状态及是否烧坏。（2）确认监控A机是否死机，若出现死机状态，对监控A机进行重新启动。（3）在启动过程用监控A机出现蓝屏现象时，因为监控机是双电子盘，可以借助CMOS系统将第一启动设置为第二个电子盘，若能正常启动，说明第一个电子盘的系统崩溃，需要对第一个电子盘进行更换，恢复设备的冗余性。（4）对连接监控A机和交换机的网线接触良好程度进行检查。

3.2.3 后备电源UPS工作故障。

故障现象：UPS自身显示灭灯、面板显示红灯报警。

处置方法：（1）当UPS灭灯时，可以尝试按压开机键对其重新启动。（2）若出现UPS电池负载容量报警，需要对UPS系统的输入电源和设备带载状况进行检查。（3）若电池出现馈电告警，需要将配电箱上的开关从工作位打至检修位，这样能保证系统的电由电源屏直接供给，方便UPS电池的更换。电池组能够正常输出供电，其电压要稳定在48V～52V之间。（4）对电源按钮保持1～2秒的按压，UPS接受到信号后可完成自检，自检过程完成后，若UPS所有的指示灯稳定，说明其已准备就绪，设备可以正常对外供电，对外供电工作正常的表现为：电池容量灯和UPS输出显示灯均为绿色。

3.2.4 控制台显示全站红光带。

（1）故障现象：控制台有“维修机通讯中断”报警显示，IDU站监控机有全站红光带显示。处置方法：关闭维修机后全站红光带消失，表明设备可正常使用，但需要对光交换机的性能进行检测和分析，并完成光交换机更换，再将其与维修机正常连接，此时监控机能正常工作。

（2）故障现象：Kaduna站有全站红光带显示，24V电源A断路器打落、联锁机柜I/O板不工作。处置方法：先开启24V电源A断路器，再对两块24V I/0电源模块进行分开检查测试，若均无输出，表示故障由24V I/0电源模块无输出引起。此时可先将24V I/0输出开关断开，再完成电源模块更换，红光带消失，设备恢复正常。

3.2.5 主机与备机未同步产生故障。

（1）故障现象：Kuchbun站控制台终端有“FCX-I未同步”报警显示。处置方法：对联锁机主备机的FCX-I运行灯进行检查，若ERR显示红灯，表明联锁机故障，此时需要将联锁机柜底部对应的电源开关进行关闭，再复位系统，等待几分钟后RUN运行灯显示黄灯，表明备机已完成数据和信息同步，设备恢复正常。

（2）故障现象：IDU站控制台终端出现“FCX1待机”报警。处置方法：若备用机器FCX1运行灯（RUN）显示绿灯且闪烁，表明备用机器处于待机状态，对备机分机笼的FFC1做进一步检查时，发现ERR显示红灯。在按压FFC1复位按钮的同时，复位联锁机柜底部的电源开关，等待几分钟后运行灯（RUN）显示黄灯，表明已完成备机数据和信息的同步，设备已恢复正常。

3.2.6 联锁设备FCX-I系不能做主机工作。

故障现象：联锁设备FCX-I系作为IDU站主机工作一段时间后，监控机产生FCX-I通信中断报警，联锁机自动切换至FCX-II系。

处置方法：检测发现丢包现象频繁出现于I系工作过程中，若连续超过10s，系统会自动将FCX-I系转为备机。调取日志分析判断故障原因为I系光猫性能不良，更换光猫后I系联锁机通信恢复正常。

3.3 故障诊断方法

（1）传统诊断方法。使用这种方法判断故障主要依靠技术人员的相关经验积累和其已经掌握的故障机理，通常都是对已经存在或表现出的故障进行判断、分析、处理。检查、逐项排除、仪表测试、逻辑推理、校核、实验分析、比较、断线等均是比较常用的手法。（2）信号处理法。即利用自回归滑动平均、小波变换、函数、频谱等信号模型，对测得的信号进行分析，提取其幅值、频率、方差等特征值，进行故障诊断。此方法在运用时相对较为简单方便。（3）模型解析法。借助数学模型对已建立完成的诊断对象进行精确，然后通过数理统计、函数解析等方式分析、诊断、处理被测信息。但在实际诊断的过程中被诊断对象的精确数学模型一般都很难构建，且大型的复杂设备都具有非线性的特点，这些都会对解析模型判断法的范围和使用效果产生影响。（4）人工智能诊断方法。这种方法主要是借助遗传算法、专家系统、模糊逻辑、神经网络等技术，通常情况下会和其他传统的技术结合来操作，从而形成用诊断对象实施状态进行故障识别、预测的智能化故障诊断系统。模糊逻辑、神经网络、遗传算法、专家系统的故障诊断方法都是比较常用的方法。

4 结语

综上所述，想要确保铁路运输安全，就必须对信号联锁设备开展全面的故障排查和分析，用发展、前卫的眼光看待铁道事业，对与信号联锁设备相关的故障诊断技术进行分析、研究、改进、创新，借助多种诊断方法，促进综合诊断系统的形成，为铁路事业的发展创造良好的条件。除此之外，还要对新型诊断技术进行深入研究，将理论与实际充分结合，促进铁路信号联锁设备故障诊断技术的发展和完善。