铁路信号微机监测系统在铁路运行中运用研究

谢立山

摘  要：文章在研究中以铁路信号微机监测系统为核心，分析铁路信号微机监测系统结构，明确硬件结构和软件设计，提出铁路信号微机监测系统在铁路运行中的运用，及时发现岔道电流故障并排除，保证铁路运行的稳定性和安全性，并为相关研究人员提供一定的借鉴和帮助。

关键词：铁路信号微机监测系统;服务器;故障

Abstract： Taking the railway signal microcomputer monitoring system as the core， this paper analyzes the structure of the railway signal microcomputer monitoring system， defines the hardware structure and software design， puts forward the application of the railway signal microcomputer monitoring system in railway operation， and timely find and eliminate the fault of the fork current， in order to ensure the stability and safety of the railway operation and provide some reference and help for the relevant researchers.

铁路信号微机监测系统融合了计算机技术、传感器技术、网络技术、自动化信息技术，广泛应用在铁路监测领域中，在线监测铁路信号设备中的信息，实现信息量化和分析，及时发现铁路运行中的安全隐患，进而保证铁路运行的高效性和安全性。对此，为了保证铁路的安全运行，要积极设计铁路信号微机监测系统，并将其应用在铁路运行中，发挥出铁路信号微机监测系统的在线实时监测作用，发现安全隐患并及时排除，为铁路安全运行提供重要的保障。在这样的环境背景下，探究铁路信号微机监测系统在铁路运行中运用具有非常重要的现实意义。

1 铁路信号微机监测系统硬件设计

1.1 开关量采集电路

在铁路信号微机监测系统中，开关量主要监测继电器、控制台按钮、灯丝、道岔缺口等设备，及时采样处理，为故障判断形成数据依据。系统中记录大量开关量状态与变化情况，分析并记录，对监测到的异常开关量进行报警处理，有效采集时间在250ms以内，减少引出线，设置隔离措施，进而保证设备安全运行。为了实现电路故障诊断，开关量中的各个子系统同时运行，通过PC机进行开关量控制与采集，间隔时间为20ms，进而实现电路故障追踪与诊断。

1.2 电压在线监测

在铁路信号微机监测系统中，模拟量有电压、电流、电缆绝缘电阻等，将其设置在采集机柜中，形成隔离模拟量调理模板，精度较高，如图1所示，为模拟量输入板运行结构。

在实际运行中，电压模拟量具有路数多、动态范围大、种类多、安全性高等特征，模拟量精度为0.5%， 通过电阻进行检测对象隔离采样，可以保护混线，将高阻值电阻连接到采样点上，使得被采集对象不受任何影响，并把电压信号转化为电流信号，进而提高整个系统的抗干扰能力。

1.3 电流在线监测

在电流在线监测中，以道岔电流测量为主，选择开启式电流传感器，将其布设在道岔电流总回路位置，传感器没有直接接触电流回路，完全实现在线安装，依托于电磁感应原理，基于电隔离环境下进行直流、交流、脉冲等电流形式的测量。在实际应用中，开启式电流传感器中使用线性温度补偿技术、精密恒流技术，弱化温漂对测量精度的干扰，其输入测量范围在0-1000A以内。采集机监测道岔DQJ端口，若发现DQJ被吸起，每10ms就会对系统进行间隔采集，到DQJ落下为止。

2 铁路信号微机监测系统软件设计

2.1 采集机处理

在软件设计中，系统运行后，CAN、总线、串口均开始初始化，完成后采集数据，由CAN进行初始化数据包的处理和发送，检测CAN缓冲区是否存在数据，解析命令并采集数据，由CAN发送数据，对信号状态进行检测，往复循环。在采集机处理中，先是初始化程序，并读取开关量，并实施绝缘处理和模入处理，待40ms后进行样本处理，稳定开关量，瞬间断电，命令处理完成又开始读数。

2.2 模拟量输入处理

在该模块中，首先进行模入处理，由CPU板利用总线选择A/D通信线路，实现对CPU中A/D的控制，对模入板輸入模拟信号进行转换处理，储存到模拟量储存区。

2.3 瞬间断电处理

在电力外网发生故障而导致电源停电或是电压波动的情况下，信号微机监测系统会立即产生瞬间断电报警，每隔40ms进行瞬间断电处理，Sample kgl是瞬间断电储存区，数值为1， 其瞬间断电计数器数值+1， 当超过250时，表明还维持断电状态;若Sample kgl储存区不是1，若在5-200之间，就说明瞬间断电恢复原状，不在5-200之间，就说明没有发生瞬间断电情况，瞬间断电计数器为0时，自动返回到主程序。

3 铁路信号微机监测系统的实际应用

在铁路信号微机监测系统运行中，道岔电流曲线可以直接表现出道岔实际运行状态，由于道岔类型不同，其电流也有所差异，在系统应用中，可以通过道岔采集机在线监测道岔电流，通过道岔转化过程中的电气特征，绘制道岔电流曲线，并在日常管理中，查看微机监测数据，通过对比确定道岔电流转换中的异常现象。

3.1 无电流曲线

通过万用表进行电源排查，判断电源是否存在异常情况，若没有要检查电压，查看是否有个别电源线断开的情况;若电源正常，检查功能模块是否和道岔模板连接处配线已经断开;若模块电压、电源均处于正常状态，则检查模块是否存在破坏的情况;检查道岔的动作时间，分析采样线，检查DQJ记录，找到故障点并排除故障。

3.2 道岔曲线异常情况

在道岔曲线发生异常的情况下，查看道岔电流启动时的曲线和闭锁后的曲线，检查道岔自身是否存在问题，现场扳动，检查道岔动作是否存在限制，若没有问题再检查道岔配线是否短路、断路或是接触不严，若配线正常则检查模块是否存在损坏，及时更换已经破损的模块，保证道岔电流正常。具体故障案例如下所示：

（1）S700K转辙机无法启动。以S700K道岔启动故障为例，如图2所示，B相电流为0，A、C相电流高，判定B相电源缺相，基于负载恒定下，缺相电流为0，其他两相电流为额定电流1.73倍，其电机线圈会发热，在实际运转中造成电机烧毁的故障。对此，在S700K道岔电流中，设置断相保护器进行断相保护，一旦一相电流发生断相后，断相保护器会切断动作电路，使得电机停转，保护电机不被烧损，形成图中的电流曲线。

（2）S700K转辙机空转故障。如图3为，道岔空转故障现象，道岔5s后动作到位并表示出来，但在图3中，在5s后，道岔动作曲线还在持续性动作，到了13s后停止动作，这主要是断电保护器的作用，道岔由于自身故障问题而不能及时锁闭，持续性发生空转现象，在13s后，断电保护器会自动切断电源，保护设备不受损害。在5s前动作正常，说明尖轨和基本轨间存在异物，现场影响因素多，发生这一情况还需要管理人员到现场进行实地勘察，找出全部原因，进而发挥出信号微机监测系统的作用，及时发现故障并排除，保证铁路运行的安全、可靠。

（3）密检器故障。分析道岔电流曲线发生异常后，缓放区电流曲线台阶消失，道岔定位未出现表示，把道岔调到反位时，其道岔电路曲线恢复正常，而反位表示也恢复正常，判定道岔到位，说明密检器发生故障。发生这一现象为两种可能，一是道岔调位时，密检器接点尚未归位;二是密检器接点没有发生动作，需要管理人员到室外检查具体情况，调整密检器方位，进而排除密检器故障。

4 结束语

综上所述，在铁路运行中，要完善和优化铁路信号微机监测系统，加强硬件结构设计和软件结构设计，扩大界面操作功能，并将铁路信号微机监测系统应用实际，通过信号微机监测系统，在线监测道岔电流，通过道岔转化过程中的电气特征，绘制道岔电流曲线，查看微机监测数据，通过对比确定道岔电流转换中的异常现象，及时排除铁路运行中的故障，进而保证铁路运行的可靠性和安全性。

參考文献：

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