铁路信号设备电源监测系统的故障分析和改进策略研究

马春英 高艳平

摘 要：随着科学技术的进步，我国铁路事业的发展十分迅猛，目前的铁路已经占据在了世界的先进行列。铁路监测系统的构建是为了更好的检测列车运行状态，其中包括了状态、位置、速度、故障问题等这些信息，保障列车高效的运行，减少安全的隐患。铁路信号设备电源承载了其中的信号运输的作用，有著较为重要的作用，具备高效性和可靠性，鉴于此，文章讲述了铁路信号设备电源监测系统的故障分析和改进的策略。

关键词：铁路信号设备;电源监测系统;故障分析;改进策略;

0    引言

铁路对人们的生产生活都有着十分重要的影响，所以铁路的运转受到更多人的关注和重视，减少设备的故障、消除故障隐患，使安全的隐患消除在萌芽之中，这一直都是检修单位工作的目标。如果信号设备的电源出了问题，那将造成信号传输的终端，影响整条线路的铁路运行，影响的范围十分广泛。因此，信号设备电源监测系统至关重要，只有确保信号的准确传输，才能保障铁路的运转。

1    常见的信号设备电源系统故障分析

1.1  联锁设备断电故障

铁路信号机连锁设备系统中，UPS担负着设备的供电需求，连锁上下位机的安全用电和部分网络设备供电。上位机的作用是人和电脑沟通的桥梁，是实现信号集中管控的关键要素;下位机的作用是控制者现在所有设备的反馈情况，将所有设备的运转情况都反馈在下位机上，实现对所有设备的检测[1]。UPS的供电电源监测端就是电源屏的输出端，这个输出的线路最容易损坏，容易受到客观因素的影响。随着电缆的磨损、老鼠抓咬、接触不良等因素影响，会出现断电的现象且这种断电不会出现预警。仅凭借UPS电池只能维持一小时工作，如果没有及时的修复，将会出现较大范围的信号设备断电，联锁设备的数据也会出现丢失。由于铁路维修的电务段的点检时间是固定的，所以很多情况下都不能及时发现这一情况，直到电池电量被消耗殆尽，出现了故障保障，才能发现故障，但也不能提供具体位置，极大地阻碍了修复工作。

1.2  重复稳定电压的故障

目前，大部分车站的微机联锁、电源屏和UPS都是出自不同地方的，这就造成连接时经常会出现故障[2]。现在铁路局和厂矿车站大多数都是利用信号智能电源屏进行提供电力，市场会出现模块、UPS反复稳定电压的信息，甚至部分UPS设备需要使用一个火线、一个零线的相对不稳定方式供应电压，所以会经常出现报警现象。市场报警增加了工作人员的工作量。如果使用的供电电压是不可调的UPS，就必须关闭电源，通过重启的方式解决故障，给铁路的正常运行造成了较大的阻碍，影响了信号设备的正常运转。

2    联锁设备断电故障的改进策略

2.1  监视UPS电源工作状况

要想改进故障的修复方法，首要的条件就是了解故障出现的原因。利用微机监测站机对UPS电源的工作情况进行监测和记录，当出现断电时，监测战机可以收到由断电引起的异常数据变化，进行断电的警示，而在供电正常了之后，微机监测也需要进行手动的复位，才能恢复到正常的工作情况。

监测的位置是UPS输入电源的两端，监测实时的电压变化，通过这样的方式反映出UPS电路中电压的变化情况。这一监测要在不影响正常工作的前提下开展，从UPS所在的微机联锁柜输出端子引入监测采集机，通过互感器模块完成信息的采集。电压互感器应用的是WB系列的交流电压互感器，这一传感器的优势在于隔离性能很好，且测量的电压变化较为精准，运用的是直流0～5 V的电压输出，输入阻抗高小于等于40 kΩ，UPS供电的电路不会因此而造成影响[3]。通过互感器进行电压传输隔离后，由于采集信息运用的是交流信号，所以需要将其转换为直流的0～5 V电压，只有这样才能符合UPS输入端电压值的变化。将标准的直流电压送到监测采集机CPU板上，实现A/D的转换，将其以数字化的形式呈现出来，最后送到监测站机进行处理。UPS在进行电源切断时，必须需要给监测的站机一个信号，实现采集机的报警，红灯闪烁，起到提示相关人员的作用。

监测站机正常情况下配备的是CAN卡，采集机配备的是CAN控制器，两者之间利用双绞线连接总线。站机安装运行的是CAN的通信程序，使其可以做到从采集机收集或者索要数据的功能。CAN总线作为主要的应答措施，按照主机的命令进行工作，向其中一个分机索要数据时，其他的分机进行等待的处理，这一应用的优势就在于快捷、实用性强，可以实现将所有数据分批传送给主机的目的，具有非常强的可靠性。

微机监测系统需要采取的是三层的软件框架，实现可以随时观察的平台，操作的系统是WIN2000且应用的软件必须适用于大型的局域网。该系统能实现远程、实时监测，提升监测的实用性，并可以实现定时的监控器，以此来保护数据，一旦出现故障时，即便重置系统，也不会出现数据的丢失，实现数据的保护。其监测的项目包括了电源屏输入、输出电压监测、电源对地漏泄电流监测、电缆绝缘监测、电缆对地漏泄电流监测等。

这一方法应用到了以下的软件，其一是窗口和菜单。首先屏幕显示的是人们熟悉的对话框模式，只需要通电就可以显示站场的监视窗口[4]。战场图设计需具备以下几个方面的特点，需要可以用手进行滑屏操作，展现出站场中的设备名称，能实现半屏的显示形式，从多方面的满足查看者的需求，可以直观地查看相关要求。其二是查找数据时要有两种方式，菜单路径和快捷按钮路径，使相关的技术人员迅速找到相关项目，即便是初学者也不会被难倒。

2.2  利用电务维修机监视UPS电源的工作情况

可以利用电务维修机进行电源工作情况的监视和记录，监测不具备监测设备的车站。电务维修机可以连接UPS电源的计算机通信口，电源切断掉后，利用电池的电能进行工作，这时电务维修机就会受到UPS掉电信号，再转发到调度的监控机和上位机上，上位机的显示器就会显示预警信息，并且在电池电量耗干之前，会将数据进行保存然后关机，从根本上保障了联锁机和上位机的正常运转。

2.3  引出电源的监测线

电缆的引出也是一个较为关键的环节，在联锁柜空开端子出引出电源的检测线，在车务段的运转室内或是电务段的值班室内接上一个UPS电源正常供应的指示灯，一旦电源断开，可以及时的通知电务人员，使电务人员根据报警信息，迅速的进行处理，及时恢复电力，将影响降到最低。

2.4  应用的效果

在利用这一方案改进电源系统和监测系统后，可以全面的监测工作状态，一旦出现故障，能第一时间通知相关的维修人员，工作的效率非常高，具有高效性、稳定性和先进性的测试平台，能实现智能化和网络化的监测，保障了即便系统在供电出现问题时，依旧可以稳定的工作，减少对铁路运行的影响。同时，这一方案便于升级改造，不需要大动干戈的进行修改，方便了数据的交流和分析。最后就是方便集中的管理，各个车站都可以直接获取供电信息和UPS的使用状态信息。

3    重复稳压故障的改进策略

如果在不进行改造的前提下，只需要将电源屏的不稳定电压直接供给UPS设备，通过这样的供电方式，直接将重复稳压改变成了一次的稳压，直接避免了出现市内报警的现象;而如果UPS是带有调节供电电压灵敏度的，就可以将灵敏度调到最低等，报警的现象也就不会频繁地出现了，这是较为便捷的解决方法。

4    结语

综上所述，随着铁路设备的自动化越来越普及，信号设备电源监测系统必须与时俱进的改变，跟上自动化的步伐，不能只是将铁路设备进行智能化。如果监测系统不能随之改变，就会造成更多故障的出现。只有保障了信号设备电源监测系统的完善，才能第一时间发展故障，并及时解决，使管理逐渐规范化和合理化。

[参考文献]

[1]杨洪权.铁路信号设备智能运维综合管理平台研究[D].兰州：兰州交通大学，2018.

[2]蔡华林.铁路信号设备集中诊断及智能分析系统技术研究[D].北京：中国铁道科学研究院，2017.

[3]者晶晖.铁路信号电源系统可靠性分析[D].兰州：兰州交通大学，2016.

（编辑 姚 鑫）