浅析数据分析在信号集中监测报警中的应用

王欢 张继承

摘  要：集中监测系统是铁路信号设备安全的重要保障，是信号设备实现“预防修”和“状态修”相结合的必要手段。但是随着大量设备接入集中监测系统，造成报警频繁，信息量多、准确性低。针对上述问题，通过监测信号设备的运用状态，将采集数据与历史数据进行对比分析，筛选有效报警信息，发挥监测故障预警优势，及时发现并处理设备隐患，确保信号设备安全、可靠、稳定运行，有效保障高铁行车安全。

关键词：集中监测;数据分析;报警处理;轨道电路;道岔

中图分类号：TP274.2      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）16-0028-03

Application of Data Analysis in Centralized Signal Monitoring and Alarm

WANG Huan，ZHANG Jicheng

（Xian High Speed Railway Infrastructure Section of China Railway Xian Group Co.，Ltd.，Xian  710016，China）

Abstract：The centralized monitoring system is an important guarantee for the safety of railway signal equipment，and a necessary means for the signal equipment to realize the combination of “preventive repair” and “condition repair”. However，as a large number of devices are connected to the centralized monitoring system，it causes frequent alarms，large amounts of information，and low accuracy. In response to these problems，by monitoring the operating status of the signal equipment，comparing and analyzing the collected data with historical data，screening effective alarm information，giving full play to the advantages of monitoring failure early warning，timely discovering and handling equipment hidden dangers，ensuring the safe，reliable and stable operation of signal equipment，Effectively guarantee the safety of high-speed rail traffic.

Keywords：centralized monitoring;data analysis;alarm processing;track circuit;turnout

0  引  言

信号集中监测系统是监测高速铁路信号设备状态、发现设备隐患、分析故障原因，加强设备结合部管理、反映设备运用质量，指导现场提高设备维护水平和维护效率的重要信号设备。信号集中监测主要监测对象为道岔、轨道电路、信号机、电缆对地绝缘、漏流等地面设备及联锁、列控、TDCS/CTC、电源屏等信息设备，同时还与防灾、环境监测等系统接口监测[1]，并具备三级报警功能。

在实际工作中，根据《铁路信号维护规则》及《信号集中监测系统维护管理细化措施》高铁信号设备实行段、车间、工区三级调看分析制度，每日对管辖范围内各站所有正线设备（含区间）集中监测数据全面调看分析，分析数据处理报警信息、监督现场Ⅰ、Ⅱ级施工及垂直天窗作业情况和现场故障信息，重点分析监测异常数据及设备运行状态、质量。及时发现设备隐患，防止设备故障。

但是在日常的监测调看分析中发现，某些设备在同一时段报警，以及在一段时间内频繁报警等现象经常发生，尤其是新开通线路或者新接入设备报警有时可達每天数百次。监测设备多，干扰信息多，报警数量大，处理难度大等问题日益突出，迫切需要对信号集中监测系统报警信息进行全面梳理、分析、优化、处理。

1  系统报警存在问题分析

信号集中监测分析的主要数据对象分为状态量、模拟量和曲线三大类。现场实际工作中发现，状态量批量报警多是由于特定因素导致，如外电网断相会导致外电网超限以及电源屏的一系列报警，网络连接状态异常导致设备在一段时间内频繁报警等。

模拟量超限报警信息多，主要集中在电源屏、轨道电路、信号机等设备，如上、下限设置选择标准不合理、不统一或配置错误导致的报警;信号集中监测系统与其他信号设备和子系统接口配置文件不一致造成报警[2]。

曲线对于道岔异常不能自动报警，需分析人员逐条调阅曲线进行分析。由于高铁道岔动作频繁，分析人员需要调阅的曲线数据量大，容易忽视对隐患曲线的及时发现和处理。

段、车间和工区通过建立监测调看分析台帐，浏览分析电源屏电压、日报表、日曲线;轨道电路电压、日报表、日曲线;道岔功率、动作电流曲线;电码化电压（包括电流）日报表;信号机点灯电流日报表;轨道电路相位角日报表;移频发送、轨入电压日报表;ZPW2000设备的主轨、小轨电压日报表及日曲线;环控设备日报表;站机与服务器通信状态检查，对产生的报警和预警信息逐条进行记录。从监测数据、报表曲线、报警等信息中发现问题，分析问题原因，记录处理结果并将处理前后的数据对比。每天处理重点报警信息，监督现场作业，遇到特殊情况，如管内有涉及联锁试验的重点作业及施工时，增加调看分析次数，并由集中监测中心对天窗结束后的第一趟列车的列车进路锁闭、信号开放、轨道电路电压及码型等信息进行追踪盯控分析。

2  报警信息数据分析及案例

对各站的信号集中监测系统报警信息按电源屏、道岔、轨道电路、信号机、外电网、联锁、列控、CTC等设备分类，建立设备电气特性数据、曲线等分析表，通过和报警数据、故障数据进行对比分析选取设备电特性阈值，设置报警曲线和设备运行参考曲线，及时“预警”设备故障隐患。

2.1  电源屏报警情况分析

以西安北站为例，对电源屏引入电源电压与电源电流进行分析。

电源屏引入电源电压：通过对大量历史数据分析，正常情况下电源屏引入电源电压变化幅度较小。通过将报警阈值范围调小，使监测预警更加灵敏，达到预防效果。

电源屏引入电源电流：结合电源屏实际负载确定引入电源电流的上、下限报警阈值[3]。由于异常情况的发生多由电流上升引发，需更加注重上限阈值的选取，及时发现故障隐患。

2.2  轨道电路电压报警情况分析

轨道电路调整电压：将轨道电压日报表中电压调整最高及调整最低与前期数据进行比对，出现红色报警或最高、最低值相差较大（大于2 V）的区段，根据发生时间分析日曲线。

轨道电路分路电压：将轨道电路月曲线中分路不良曲线与正常电压分析比较，发现分路残压高的（出现报警或大于3 V），及时进行分析处理。

区间设备发送电压：比较移频发送电压日报表中最大值与最小值数据，发现有报警或相差较大（大于5 V）时，需进一步分析日曲线。

案例分析1：咸阳秦都站ZPW2000轨道电路主轨电压超限报警，通过调看101DG日趋势曲线发现，101DG接收入口主轨电压在21：57：29由357 mV下降至348 mV，22：10：05电压由348 mV下降至318 mV，共下降40 mV左右，如图1所示。101DG接收入口主轨电压正常的范围为341 mV～375 mV。

同时发现10961AG电压由439 mV下降至422 mV，下降17 mV左右，也为超限报警状态，查看站场图发现，101DG与10961AG为相邻轨道电路，电压同时出现下降，初步分析判断为分割绝缘问题，经现场检查发现101DG/10961AG南股轨端绝缘3.8 Ω，联系工务专业进行更换后轨端绝缘24.5 Ω，电压恢复正常，防止了故障的发生。

案列分析2：杨凌南站10608G-ZJS分路残压出现报警，查看日曲线，根据报警时间定位分析10608G-ZJS的接收电压日曲线，分析发现车列出清瞬间，电压瞬间变化，占用时分路残压为零。同时10620G-ZJS调整最高出现报警，根据报警时间定位分析10620G-ZJS的接收电压日曲线，同时发现车列出清瞬间，电压瞬间变化，出现超高报警，判断为有瞬时干扰造成。通过对10620G-XJS和10608G-ZJS小轨接收电压的调看，发现小轨接收电压不稳定，经常出现20 mV波动，对此共性问题，用移频表监测仍然有电压波动，重点对室内外接地点进行检查，定性为轻车跳动影响，并列入档案，对以上区段问题继续追踪。

2.3  道岔电流曲线报警情况分析

西安北站道岔采用ZDJ9型电动转辙机，其直流电机动作电流基本曲线主要分为4个区：

解锁区：道岔启动时电流较大，齿轮转动32.9°后带动齿条快完成解锁。

动作区：道岔解锁后，完成空动距离，带动转辙设备动作。

锁闭区：尖轨到位后，启动电路断开，道岔锁闭，一般锁闭电流比动作电流略大。

缓放区：道岔锁闭后，由于继电器1DQJ具有缓放作用，所以，出现一段为零的直线。

分析道岔转轍机使用过程中的数据发现：道岔启动峰值高，说明启动电路有短路或半短路情况;解锁电流大，分析锁闭圆弧缺油、解锁时有卡阻、压力大、摩擦电流大或道岔重等;动作电流大，分析是转换阻力大，如滑床板脏，吊板、杆件蹭枕木，别卡、袖套缺油锈蚀或转辙机内部机械部件缺油有摩卡现象;锁闭电流较大，分析是密贴过紧、尖轨夹异物、吊板、上台困难、尖轨入基本轨刨切槽时卡阻等。

案例分析1：17：01：05调看临潼东站8#X3道岔启动曲线时发现道岔反位到定位曲线不良，如图2所示。立即申请要点上道处理，经现场检查发现，8#X2左右均有0.6 mm吊板现象，8#X3至8#X4、支距跟端均有大于1 mm吊板。处理方式为工务8#X3前后水平落1 mm，密检器及其以东四块枕木水平调整1 mm。调整后8#X2及8#X3后吊板现象消失，芯轨整体动作均匀，电务调整8#X3密贴定位加半圈，处理后调看曲线良好，如图3所示，有效预防了道岔故障发生，保障了行车安全。

案例分析2：西安北站146#道岔故障报警，调看曲线发现定位向反位扳动时，道岔转到底近10秒后才给出道岔表示，检查室外设备良好，检查室内断相保护器吸起在道岔转到底时近10秒不落下，经调看电流曲线发现有两相电源在道岔锁闭后仍有电流存在，判断为道岔启动电路中混入了其它电源。经检查，微机监测电缆绝缘测试采集线上混入了自闭电源，造成道岔锁闭后，电机电路中有电流存在，断相保护器不落下而导致表示电路迟迟未能构通。经试验发现，此处使用的新型的断相保护器为断相保护线圈与停止继电器合二为一的设计，根据其原理，判断为启动电路中混入的其它电源对断相保护器的时间电路的干扰，使断相保护器延迟落下，通过这个故障也检验出了新型的断相保护器存在抗干扰性较差的缺陷。

3  结  论

通过集中监测系统分析采集电压（或电流）的数据波动幅度、曲线的波动变化、波动情况出现的频率及当时站场的状态等，判断设备运行状况，排除筛选错误信息。通过集中监测各项数据、曲线分析进行报警信息的处理，及时发现设备问题及设备隐患，掌握设备薄弱环节，克服设备缺点，确保高铁行车安全。

参考文献：

[1] 武汉铁路局电务处.信号集中监测信息分析指南 [M].北京：中国铁道出版社，2015.

[2] 谢东峻.信号集中监测系统报警优化措施探讨 [J].铁道通信信号，2017，53（11）：20-21+25.

[3] 陈桂明.高速铁路信号集中监测系统报警信息整治与优化 [J].高速铁路技术，2018，9（4）：35-37+92.

作者简介：王欢（1985.04—），女，汉族，河北深泽人，毕业于石家庄铁道大学，信号专业工程师，硕士研究生，研究方向：交通信息工程及控制;张继承（1978.09—），男，汉族，陕西凤翔人，信号专业工程师，正科级，本科，研究方向：铁道信号。