微机监测技术在铁路信号设备维护中的应用研究

程宝剑

上海大屯能源股份有限公司徐沛铁路管理处 上海 221611

信号微机监测技术是保证行车安全，加强铁路信号设备的管理，监测铁路信号设备运用质量的重要行车设备。该技术能有效的、实时的对铁路信号设备进行全方位的监测，能及时发现与分析信号设备故障，指导现场维修工作，反映信号设备运用质量，为防止铁路安全事故提供可靠的信息数据，创造了经济与技术的双重效益，确保铁路运输生产的安全，基于此，有必要对其展开更加深层次的探究。

1 微机监测技术应用的基本情况

近些年，我国社会经济发展水平逐渐提升，各种科学技术手段层出不穷，并且在铁路领域中得到了极为广泛的应用，其中微机监测技术便在铁路行车安全中有着较强的应用价值，作为保障铁路运输安全的“黑匣子”。这一技术已经实现了在我国铁路领域的推广和普及，该技术通过计算机网络通讯、传感器控制、数据库及软件工程等前沿技术的应用，利用计算机高速信息处理能力。对铁路信号设备进行实时监测、故障诊断、自动分析；利用计算机大容量的数据储存能力，进行数据处理、信息储存、回放再现；利用计算机网络通讯能力，加强各方面的调度指挥、故障处理、集中管理[1]。微机监测系统从结构上主要包括两部分内容，分别为计算机内部所应用的软件系统和外部硬件系统，其中目前我司内部软件系统现使用的是TJWX-2006系统软件用来作为可视化操作界面，外部硬件系统则由工控机、CAN总线、采集机、路由器、调制解调器、UPS电源等部分所构成。微机监测技术在实际应用的过程中能够充分实现对于多种先进科学技术的有效连接，进而将系统软件和硬件本身的多种功能组合起来，构建起呈现出较强稳定性的站场监测结构，最大限度提升现场各种可用空间的利用效果，并尽可能减少系统干扰出现的可能性，从根本上实现监测准确性以及实际效果的提升。

2 微机监测技术系统设计及特点

对于信号微机监测技术来说，其硬件结构的构成主要使用的是集散式控制系统结构，系统整体总共包含着三个层次，分别是监测中心系统、车站站机系统以及采集系统，并通过CAN总线与网络通道进行相应连接。监测中心一般配置服务器、监测终端和维护工作站，主要负责与所辖范围内各车站站机系统建立通信连接，进行网络通信和数据交互，并实现信息数据的调查、处理及控制。各车站站机系统是车站的微机监测系统集中管理器，主要由工控机、路由器、调制解调器、显示器、打印机等部件组成，它能集中处理站点上各种采集机所采集的各类实时信息数据，为操作人员提供了人机交互界面，并进行信息的显示和存储。同时又能完成本站数据分类、逻辑分析处理、报警、数据统计、数据汇总、数据存储、情景回放等功能，而且能显示站场图，绘制各类图表。采集机是各种采集板组装而成，包括电源板、CPU板、输入板、输出板，它可以从分线盘、继电器、电源屏等设备上采集各种信号设备模拟质量数据和开关量状态数据，并对采集数据进行先行处理和暂时存储，然后再传给车站站机系统。CAN总线是指站机与采集机之间的通信协议，采用先进的现场控制器局域网。硬件方面主要是站机配备CAN卡，采集机配备CAN控制器，采用网络双绞线作为连接。软件方面，站机安装运行CAN通信程序，支持CAN卡工作，从采集机输入数据。网络通道是由路由器、调制解调器、网线、光纤组成。其中路由器是用来连接到广域网的通信设备，它有自动选择信息路径进行收发的功能。调制解调器是用来将计算机发出的数字信号转换成可以在网线、光纤上传送的模拟信号，远端的调制解调器再将模拟信号转换成计算机可以识别出的数字信号，从而实现数据的长距离传输。微机监测系统设计整体能够呈现出高效性、实时性以协调性等特点，对于其在铁路信号设备维护中的应用有着重要意义[2]。

3 微机监测技术在铁路信号设备维护中的实践应用

3.1 实践应用

3.1.1 信息储存与分析

微机监测技术可以实现对于铁路运行阶段所产生的实时数据进行高质量的采集，而相关数据信息能够为更好地了解信号设备的运行状态提供参考。由于整个铁路线路涉及的信号设备数量庞大、种类繁多，通过传统的以人力进行统计汇总的方式很难对信号设备进行有效的监测，而且纸质版的监测数据也不容易保存备案。微机监测技术的科学应用则能够妥善的解决这个难题，它不仅可以对各种信号设备进行实时监测的效果，关注到信号设备的工作状态的变化，还能够帮助相关工作人员有效落实相关信息数据的存储、分类、传输等操作，极大的方便工作人员对设备状态的掌控，并能综合考虑各方面影响因素，立足于实际应用的需要来建立相关的数据库。与此同时，微机监测系统可以第一时间组织对信息数据进行分析，剔除其中的无效数据，利用有效数据绘制展示处特定逻辑关系的图表，进而精准提炼出其中的问题要点，提供全方位的参考数据为后续技术人员开展深入的信号设备维护工作奠定坚实的基础[3]。

3.1.2 异常事件报警处理

除了方便信息储存与分析以外，微机监测技术还可以实现对于异常数据及特殊事件的报警处理。报警等级根据报警方式、报警原因分为一级、二级、三级实时报警。一级报警是涉及行车安全的信息报警，报警方式为报警灯立即亮灯伴随着警示声音，通知按钮必须由人工确认并填写处置方法后方能停止报警，并通过网络上传到监测中心，通报包括：挤岔报警、列车信号非正常关闭、突然停电等。二级报警是影响行车设备正常工作的信息报警，报警方式为报警灯立即亮灯伴随着警示声音，报警后延迟适当时间自动停报，并通过网络上传到监测中心，通报包括：信号机灯丝断丝、转辙机表示异常等。三级报警是电气特性超限报警，报警方式为报警灯立即亮灯，电气特性恢复正常后自动停报，通报包括：轨道电路电压超限表示等。微机监测站机系统会将各类报警信息进行存储，以供技术人员对报警历史信息进行查询，其中重要的报警提供人工确认操作界面及记录，可以对信号设备故障及报警信息进行汇总、分类、统计、查询。

3.1.3 数据处理及控制

微机监测技术利用计算机的高速信息处理能力，能将各种铁路信号设备的复杂数据进行优化处理。它能在铁路信号设备的全部时间内监测其运行状态，定时或者实时对铁路信号设备进行参数测试、信息储存、打印图表、查询数据、再现情景，方便相关配置文件、历史数据的导入导出。回放文件可以移存到可移动存储设备，用来回放、分析、处理、管理。曲线图和各类报表可以通过连接的打印机进行打印，图片可以选择bmp、jpg等标准格式的图形文件类型，报表用excel通用文件类型进行导出，方便用户资料的采集和调阅。用户、密码等权限也可以进行管理，对每个用户的权限进行分级，加强信息安全。通过服务器、路由器等网络设备向监测中心传输各种实时数据，保持信息流通。

3.1.4 信号设备故障分析与处理

微机监测技术的应用在铁路信号设备故障方面的预防与辅助处理有着较强的价值，其在应用的过程中可以对各项设备的运行状态进行动态的实时监控。微机监测系统记录了大量的铁路信号设备运行情况数据，通过加强对铁路信号设备的故障分析、故障定位，充分发挥计算机强大的数据运算分析能力，可以提高判断故障原因的准确性、故障处理方法的有效性，对现场的故障处理起到指导性作用，能充分调度人力物力，避免因思考方向或处理方法的错误而导致设备故障时间的延长。它通过各车站站机系统实时记录的控制台状态、电动转辙机表示和动作电压值、轨道电路电压值、信号机表示灯信息、电源屏状态等数据进行分析，可以分析判断信号设备的故障情况，并给出故障原因提示，提高了技术人员故障处理的速度，极大的压缩了停时。通过信号设备故障分析，能够促使技术人员科学实现对于铁路信号设备的管理控制，进而达到全面控制故障的效果，确定信号设备发生故障的重点区域，从而在接下来的工作中有针对性的进行维护。

3.2 应用要点

3.2.1 常态化的检查维护

若想切实展现出微机监测技术应有的效果，相关工作人员应当严格落实常态化的检查维护工作，结合其实际应用的相关经验可以确定，日常维护工作的全面性在极大程度上影响了硬件设备的使用寿命[4]。在其长时间应用的过程中，若是没有科学开展对于硬件设备的维护工作，便会导致其产生各种类型的设备故障问题。当外网停电时间较长时，要求关闭微机监测系统电源，避免UPS过度放电。如果UPS过度放电则会导致设备损坏，无法正常充放电。系统正常的关机顺序为：先关掉工控机、显示器、网络设备、再关掉各采集机、最后关掉UPS电源；正常的开机顺序为：先打开UPS电源、各采集机、显示器、工控机、网络设备。微机监测系统的各部件外壳要用日常用干净软绵的棉布擦拭，保持清洁。打印机微机监测系统各设备运行环境的要清洁防尘、通风散热、专用电源。以工控机为例，工控机空气过滤清洁网要每月至少清洁一次，工控机空气过滤清洁网应先将工控机前面板打开，由人工进行拆卸和安装，用清水清洗，晾干后方可重新安装。微机监测系统的设备安全底线、防雷设备、防雷底线要每月进行检查，防止损坏脱落。在检查维护时候，技术人员要特别注意设备的各表示灯的亮灭情况，以此来判断是否在正常运行。总而言之，技术人员需要针对其日常维护的实际过程进行科学合理的规划，并对日常维护行为进行严格监督，制定相关维护检查管理办法，全面落实好检查维护的要求，以免由于设备维护不到位、管理缺失等原因而造成设备损坏现象的出现[5]。

3.2.2 系统常见故障处理

从实际情况来看，微机监测系统体呈现出较强的实用性和稳定性，但由于现场条件复杂多变，多年来本人在系统故障处理方面积累了较多的经验，现就常见故障处理方法进行介绍。若打开工控机后，显示器黑屏无任何显示，可能原因主要有：显示器电源开关未打开，显示器电源线松动；显示器信号输入线与主机接口接触不良；主机刷新频率不匹配；主板与工控机底槽松动，接触不良；硬盘或内存条损坏或接触不良等。若工控机开机后出现“蓝屏”，出现“STOP...”提示信息，可以先重启工控机，若启动正常，可能是CPU风扇故障，致使散热不良造成；若非CPU风扇故障，可能是操作系统有问题，一般为系统文件丢失，可以重新安装系统。若工控机开机后，一直“嘀...”长声音报警，不能进入系统，原因可能为内存条与主板插接不良，将内存条重新插出后，用酒精进行擦拭其金属部分，再将它插到主板上。若工控机看不到各采集机送到的采集信息，原因通常可能有CAN通讯线断开或CAN通讯头与CAN卡接触不良；某一块CPU板故障而影响所有CPU板与工控机的通讯；采集机某一块电源板损坏或者CAN卡损坏。若监测中心与各站点网络故障，一般检查服务器是否为掉电故障，各种插接线及接头是否连接正确或松动；路由器是否掉为掉电故障，各种插接线及接头是否连接正确或松动；调制解调器是否故障，收发线接头是否连接正确或松动；室内网线、室外光缆是否断开。

4 结语

综上所述，强化对于微机监测技术的应用，能够有效提升铁路信号设备维护的实际效果，对于铁路信号系统整体的持续平稳运行有着积极的促进作用。因此，相关工作人员应当加强对于微机监测技术的重视，并在实践过程中不断总结经验教学，综合考虑多方面影响因素结合实际情况，提升技术应用的实效性，为铁路信号设备的高质量运行创造良好的条件。