毕业设计（论文）

中文题目：    微机监测系统在铁路信号中的应用   

学习中心（函授站）：                      

专    业：        自动化       

姓    名：          

学    号：                     

指导教师：             

北京交通大学远程与继续教育学院

2018年9月

毕业设计(论文)承诺书与版权使用授权书

本人所呈交的毕业论文《微机监测系统在铁路信号中的应用》是本人在指导教师指导下研究、写作的成果。除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

本毕业论文是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。

论文作者签名：                            2014年       月     日

指导教师签名：                         2014年      月      日

                    北京交通大学

毕业设计(论文)成绩评议

毕业设计(论文)任务书

本任务书下达给：          级    本   科         专业学生      

设计（论文）题目：微机监测系统在铁路信号中的应用

一、设计（论述）内容：

1、微机监测系统的组成

2、微机监测系统信号采集原理

3、微机监测系统的应用

4、道岔曲线分析

5、 轨道电压趋势分析

6、远程故障分析

7、微机监测系统故障处理

二、基本要求：

1、选题准确，文字流畅,叙述简洁

2、理论联系实际加以分析、总结经验

3、概念准确，层次清晰、条理清楚

4、自己完成论文,按时上交论文

三、重点研究的问题：

1、微机监测系统的应用

2、远程故障分析

3、微机监测系统故障处理

四、主要技术指标：

1、论文题目：一般不超过25个字，要简练准确，可分二行书写；

2、开题报告：由学生认真书写，经指导教师签字后的开题报告有效；

3、摘  要： 中文摘要字数应在400字左右，包括论文题目、论文搞要、关键词(3至5个)，英文摘要与中文摘要内容要相对应；

4、目  录： 按三级标题编写，要求层次清晰，且要与正文标题一致，主要包括摘要、正文主要层次标题、参考文献、附录等；

5、正  文： 论文正文包括绪论(或前言、慨述等)、论文主体、结论。工科论文要求符合科技论文格式，正文文字应在15000字以上；

6、参考文献： 必须是学生本人真正阅读过的，以近期发表的杂志类文献为主，图书类文献不能过多，且要与论文工作直接相关。

7、附  录： 含外文复印件及外文译文、有关图纸、计算机源程序，如果安排有毕业实习，需提供毕业实习报告等。

五、其他要说明的问题

论文要用统一的毕业论文用纸，用中文打印（B5）或手写。手写每页20行，每行20－22字，用黑或蓝黑墨水工整书写；打印正文用宋或楷体小四号字，版面上空2.5cm，下空2cm，左右空2cm(靠装订线一侧增加0.5cm空白用于装订)。

对字体和字号的要求如下：题目用一号(分两行书写时用小一号)黑体字；第一层次(一)题序和标题用小二号黑体字，题序和标题之间空两字，不加标点，下同；第二层次(（一)）题序和标题用小三号黑体字；第三层次(1)题序和标题用四号黑体字；第四层次(（1）)题序和标题用小四号黑体字；第五层次以下标题和题序与第四层次同。

                                    下达任务日期：2014年 9 月 1 日

                                    要求完成日期：2014年10 月8 日

                                    答辩日期：    2014年11  月1 日

 指导教师：     

开 题 报 告

题  目：微机监测系统在铁路信号中的应用

报告人：

 2014年9月 3 日

一、文献综述

[1]赵相荣   《TJWX2000信号微机监测系统》  北京：中国铁道出版社，2006.05

[2]林瑜筠   《铁路信号新技术概论》          北京：中国铁道出版社，2007.09

[3]张轮     《现代交通信息网络与通信技术》  上海：同济大学出版社，2007.09  

[4]石定宇   《铁道概论（修订版）》            成都：西南交通大学出版社，2000.09

二、选题的目的和意义

选题：微机监测系统在铁路信号中的应用

选题意义：

信号微机监测系统具有自诊断功能、自记忆功能和备具有网络诊断管理和维护功能。利用微机高速信息处理能力，进行实时监测、故障诊断、自动分析；利用微机大规模信息存储能力，进行数据处理、记忆存储、回放再现。利用微机联网能力，加强调度指挥、故障处理、集中管理。

 TJWX-2000型微机监测系统是全路电务职工在维修技术上多年探索和实践的集体智慧的结晶，是部组织新一轮联合攻关的结果，是通过部鉴定的先进成熟的科技成果，也是部确定的全路统一制式。几年来，铁道部每年都把微机监测系统列为部定行车安全措施项目之首，高度重视并给予支持。它把现代最技术，如传感器、现场总线、计算机网络通信、数据库及软件工程等技术融为一体，监测并记录信号设备的主要运行状态，为电务部门掌握设备的运用质量的故障分析提供科学依据。同时系统还具有数据逻辑判断功能，当信号设备的工作情况偏离预定界限或出现异常时及时报警，避免因设备故障或违章操作影响列车的安全、正点运行。

 信号微机监测系统是由铁道部、铁路局、和电务段、车间、车站几次监测设备组成的，检测本单位管辖内各车站信号设备运行状态的网络系统。信号微机监测系统应用计算机和信息采集机实时监测各种信号设备。监测的对象大体可分为模拟量和开关量。模拟量包括：电源屏电压、轨道电路电压、道岔动作电流曲线、电缆绝缘电阻和电源对地漏泄电流、移频接受发送电压、电码化发送电压电流、信号机主灯丝断丝等。开关量包括：关键继电器状态、控制台按钮与标识灯状态、熔丝状态、灯丝状态和道岔表示缺口状态、两路电源切换时间监视等。

三、研究方案：

  信号微机监测系统是铁路专用信号微机监测设备，可作为电务维护管理的辅助工具。信号微机监测系统是保证行车安全、加强信号设备结合部管理、监测铁路信号设备运用质量的重要行车设备。信号微机监测系统是铁路装备现代化的重要组成部分。它把现代最新技术，如传感器、现场总线、计算机网络通信、数据库及软件工程等技术，融为一体，监测并记录信号设备的主要运行状态，为电务部门掌握设备的运用质量和故障分析提供科学依据。同时，系统还具有数据逻辑判断功能，当信号设备的工作情况偏离预定界限或出现异常时及时报警，避免因设备故障或违章操作影响列车的安全、正点运行。

  信号微机监测系统是由铁道部、铁路局、铁路分局上层监测设备和电务段、车间（领工区）、车站基层监测设备组成的，监测本单位管辖内各车站信号设备运行状态的网络系统。信号微机监测系统应用计算机和信息采集机实时监测各种信号设备。该设备存录的大量现场数据对分析事故原因，有很大的帮助。可以分析事故当时的设备状况，操作人员操作程序，总结设备安全操作的经验。

  信号微机监测系统主要检测对象是车站6502电气集中系统。信号微机监测系统将6502中的有关开关量（键操作情况、轨道光带状态、道岔位置、信号机状态等）、有关模拟量（轨道电压、道岔表示电压、各种电源电压以及道岔电流等）采集进来，建立原始数据库。段机、车间机通过网络取得各个车站的数据，形成全线的模拟图，进行各种分析。

一般来说，微机监测系统是指铁路专用信号微机监测设备，可作为电务维护管理的辅助工具。信号微机监测系统利用计算机高速信息处理能力实现不间断的全面、自动的对信号设备进行实时监测。能够取得完整、连续的实时数据，避免人为因素的干扰和影响，提高信号设备管理的质量，防止隐性事故发生。同时该设备存录的大量现场数据对分析事故原因，了解设备状况有很大的帮助。

  结合工作实际分析信号监测系统的应用前景，研究分析微机监测系统的采集原理、方法。重点对我段管内运用比较广泛的卡斯柯信号有限公司的TJWX-2000型微机监测系统进行研究，分别就道岔、信号机、轨道电路设备的数据采集进行分析，通过故障图片、数据探讨实际设备维护工作中微机监测系统的使用和进行有针对性的分析。

四、进度计划：

9.1-9.7

第1章 绪论

9.8-9.14

第2章 微机监测系统的构成

  2.1设备的组成

  2.2 网络组成

  2.3 操作终端构成

9.15-9.21

第3章 采集原理

  3.1 开关量采集

  3.2 模拟量采集

  3.3绝缘漏流采集

  3.4 其他采集

9.22-10.5

第4章 微机监测系统的应用

  4.1道岔曲线分析

  4.2 轨道电压趋势分析

  4.3远程故障分析

  4.4微机监测系统故障处理

五、指导教师意见：

同意开题

                                              指导教师：  

2014年9月 5 日

中 期 报 告

题目：微机监测系统在铁路信号中的应用

报告人：

一、总体设计

    结合工作实际分析信号监测系统的应用前景，研究分析微机监测系统的采集原理、方法。重点对我段管内运用比较广泛的卡斯柯信号有限公司的TJWX-2000型微机监测系统进行研究，分别就道岔、信号机、轨道电路设备的数据采集进行分析，通过故障图片、数据探讨实际设备维护工作中微机监测系统的使用和进行有针对性的分析。

二、框架（框图）

1、 绪论

2、 微机监测系统的构成

3、 采集原理

4、 微机监测系统的应用

三、进展情况

    已经完成了绪论、微机监测系统的构成和采集原理其中部分内容的设计，其他部分还在进行资料搜集汇总，基本部分成形，后面还需继续努力。

四、指导教师意见

    论文按照进度计划进行，确定的整体思路符合任务书的要求，框架结构合理，可以进行论文的撰写工作。

                                               指导教师：

                                                  2014.9.17

结 题 验 收

一、完成日期

2014年10 月 4 日

二、完成质量

论文基本上符合要求，结构较完整，层次较清楚。能运用所学专业理论知识结合铁路信号专业特点完成论文，具有一定的分析问题解决问题的能力。

三、存在问题

四、结论

毕业论文进行过程中，态度较认真，基本按照任务书的要求查找资料，总结现场存在的问题，并能够与老师联系、沟通。按时完成了开题报告、中期报告、初稿的写作，并对初稿进行了反复修改，基本上达到了论文的写作要求。经检查可以结题。

指导教师：

2014.10.6

中文摘要

摘要：信号微机监测系统是针对铁路信号设备开发的专用设备，是电务专业进行设备维护管理得力工具。随着铁路信号设备的高速发展，微机监测系统发挥着日益重要的作用，是保证行车安全、加强信号设备结合部管理、监测铁路信号设备运用质量的重要行车设备。信号微机监测系统是铁路装备现代化的重要组成部分。它把现代最新技术，如传感器、现场总线、计算机网络通信、数据库及软件工程等技术，融为一体，监测并记录信号设备的主要运行状态，为电务部门掌握设备的运用质量和故障分析提供科学依据。同时，系统还具有数据逻辑判断功能，当信号设备的工作情况偏离预定界限或出现异常时及时报警，避免因设备故障或违章操作影响列车的安全、正点运行。信号微机监测系统将信号联系统中的有关开关量（键操作情况、轨道光带状态、道岔位置、信号机状态等）、有关模拟量（轨道电压、道岔表示电压、各种电源电压以及道岔电流等）采集进来，建立原始数据库。如何对微机监测的数据进行正确的分析，充分发挥微机监测的强大功能，尽早发现设备隐患，指导故障处理，压缩故障延时，是当前我们每一个电务职工应具备得能力，也是适应现代化铁路维护的重要组成部分。 

 信号微机监测系统一般是由总公司、铁路局上层监测设备和电务段、车间、车站基层监测设备组成的，监测本单位管辖内各车站信号设备运行状态的网络系统。信号微机监测系统应用计算机和信息采集机实时监测各种信号设备。信号微机监测系统在实际应用中逐渐整合了微机联锁、列控、CTC、电源屏等其他具备监测功能的设备，形成信号集中监测系统，将各种报警、数据信息集中管理和分析，集中监测设备中存录的大量现场数据对分析事故原因，有很大的帮助。当发生事故时，可以分析事故当时的设备状况、站场状态、操作人员操作记录等，总结设备安全操作的经验，提高和优化信号设备维护方案。所以信号微机监测系统称为电务系统的“黑匣子”。

关键词：铁路信号；微机监测；应用

ABSTRACT

ABSTRACT:Signal microcomputer monitoring system for railway signal equipment developed special equipment, is a professional electrical service equipment maintenance management are effective tools. With the rapid development of railway signaling equipment, computer monitoring systems are playing an increasingly important role is to ensure traffic safety, strengthen the signal junction device management, monitoring of railway signaling equipment important to use quality road equipment. Signal computer monitoring system is an important part of railway equipment modernization. It is the latest modern technology, such as sensors, fieldbus, computer network communications, database and software engineering technology, integration, monitoring and record the main operating status signal equipment for electrical works departments to master the use of equipment to provide quality and failure analysis scientific basis. Meanwhile, the system also has a data logic function, when the work deviates from a predetermined limit signal equipment or appear abnormal timely warning to avoid equipment failure or illegal operations affect train safety, punctuality run. Signal computer monitoring system will contact the relevant signal switch (key operating conditions, track light with the state, turnout position, the signal machine status, etc.), related to analog (rail voltage, turnout indicates the voltage, a variety of power supply voltage, and current turnout etc.) gather, establishes the original database. How to correct microcomputer monitoring data analysis, give full play to the powerful computer surveillance, early detection of equipment problems, troubleshooting guide, compression failure delay, every one of us is the current electric service workers should have had the ability, but also to adapt to modern railway an important part of maintenance

 Signal computer monitoring system is composed Corporation, Railroad Bureau upper monitoring equipment and electricity department, workshop, station monitoring equipment consisting of grassroots monitoring stations within the jurisdiction of the unit signaling devices running network system. Signal computer monitoring system application of computer and information gathering machine in real-time monitoring of a variety of signaling equipment. And the gradual integration of the computer interlocking, others have monitoring equipment train control, CTC, power screen, forming signal centralized monitoring system, all kinds of alarms, centralized data management and analysis, centralized monitoring equipment recorded a large deposit site data for the analysis of cause of the accident, there is a great help. When an accident occurs, you can analyze the accident at the time of equipment status, station status, operating personnel operating records, sum up experience safe operation of equipment, improve and optimize the signal equipment maintenance program. So signal computer monitoring system called electric service system's "black box."

KEYWORDS：Railway signal; monitoring; applications.

1  绪 论

随着铁路建设的快速发展，信号微机监测系统是铁路运输的重要行车设备。信号微机监测系统是保证行车安全、加强信号设备结合部管理、监测铁路信号设备运用质量的重要行车设备。信号微机监测系统把现代最新技术，传感器、现场总线、计算机网络通讯、数据库及软件工程融为一体，通过监测并记录信号设备的主要运行状态，为电务部门掌握设备的当前状态和进行事故分析提供科举依据。同时，系统还具有数据逻辑判断功能，当信号设备工作偏离预定界限或出现异常时，可以及时进行报警，避免因设备故障或违章操作影响列车的安全、正点运行。它能实时将信号设备运用状态，各种电气特性反映出来，并能对以前的数据进行调阅。科学指导设备维修，及时发现设备问题隐患，预防信号故障发生及发生故障时能提供指导，为保证铁路运输安全做出了重要贡献。如何对微机监测的数据进行正确的分析，充分发挥微机监测的强大功能，尽早发现设备隐患，指导故障处理，压缩故障延时，是我们当前每一个电务职工必须撑握的技能。

分析微机监测数据、曲线，可以及时发现道岔使用中的隐患及故障，为快速处理故障提供有利条件。为此，我们必须了解微机监测系统的工作原理，在此基础上，不断积累总结微机监测系统日常运用经验，减轻现场设备维护强度，提高信号设备运用的可靠性。

1.1  选题背景

信号微机监测系统是随着计算机技术的发展而发展的，是经过各研发单位经过十几年艰苦探索、不断完善起来的。在1985年部分铁路局开始以当时的计算机技术为支持研制信号微机监测系统。到了1996年，研制单位已达20多家，而且已经有100多个车站配备了微机监测系统。相对现阶段而言，这个初期阶段的微机监测系统由于受技术、经济等方面的，技术陈旧，精度不高，可靠性差；各局自行研制，缺乏统一标准；各局基本，很少集中联网。

随着时间的推移和科技的进步，信号微机监测技术不断发展，并且得到了铁道部领导的高度重视。1997年铁道部两次组织有关专家对信号微机监测系统进行了大规模调查研究，并在此基础上，研制了技术原则，组织了联合攻关。由各研制单位组成的联合攻关组，在近六个月的努力下研制开发了第一代TJWX型信号微机监测系统，并且在五大干线推广应用，为监督电务设备运用状态及铁路运输安全做出了贡献。

正是第一代TJWX型信号微机监测系统在现场的推广应用，使得铁道部和各铁路局对信号微机监测系统有了新的认识

1.2  选题的目的与意义

随着中国铁路进入高速时代，铁路信号设备发挥着越来越重要的作用，从机车设备到无线设备到地面设备，科技含量在提高，同时铁路信号工人所要掌握的知识含量也在提高，适应设备发展的维护手段也在发生变化，能够将一线职工从以前粗放的维护模式中出来的微机监测系统，伴随着铁路的发展在实际生产中得到了广泛的应用，从一定程度上帮助铁路信号职工的设备维护模式由周期修向状态修转换，提高效率，节省人力。信号微机监测系统研制外在动力是计算机技术的高速发展，内在动力是安全生产的需要，是铁路信号技术自身发展的需要，是信号维修制改革的需要。

(1) 信号微机监测系统使信号设备具有了自诊断功能，从而大幅度提高了信号系统的安全性。

(2) 信号微机监测系统能在信号设备运行的全部时间内，全天候反应设备运用状态，能发现潜伏性故障，排除事故隐患。

(3) 信号微机监测系统运用计算机技术，通过逻辑判断，有利于捕捉瞬间故障和间歇故障通过回放再现，有利于分析故障，分清责任。

(4) 信号微机监测系统能够掌握信号设备工作状态和变化趋势，是推行信号设备状态修的技术基础，为维修决策提供科学依据。

(5) 信号微机监测系统通过联网，将各站信号设备运行信息传送到车间（邻工区）、电务段、铁路局、总公司，便于指导维修工作，加强生产指挥，实现科学管理。

(6) 信号微机监测系统通过监督信号设备与电力、车务、工务结合部的有关状态，加强结合部的管理。

1.3  微机监测系统的使用现状    

从微机监测系统发展的速度和推广的范围而言，较其他连锁设备的更新发展缓慢。形成这种状况的原因是多方面的，主要表现在： 

1. 计算机技术的高速发展，由于计算机硬件淘汰周期太短，使得投入使用的监测系统维修缺乏硬件支持而停用。

2. 微机监测系统的软、硬件技术不过关，缩短了微机监测系统的使用寿命。

3. 开发人员大多不是信号人员，对信号设备的性能不清楚。信号维修技术人员不断提出新的要求，层次参差不齐，开发人员顾此失彼，造成功能紊乱，实用性不强。

 4. 《电气集中微机监测系统技术条件》（部颁TB/T2496-94）内容过于陈旧、标准含糊不清，开发人员、信号维修技术人员理解差异，造成各自开发，单站运行，没有联网运行。

 5. 开发缺乏理论指导，经济条件十分有限。

随着信号维护人员对信号监测系统认识的提高和电子计算软、硬件技术的进步，研制新一代微机监测系统有利于监测系统的发展和整体功能的发挥，提高投资的利用率，减少不必要的损失。为了实现制式的统一，铁道部在1996年组织了信号微机监测系统运用调研组，对各个流派、各个型号的实际运用情况调查，当时的铁道部电务局组织有关专家于1997年7月制定出《信号微机监测系统基本技术原则（草案）》，当月，由原铁道部科技司、电务局共同组织北方交大、通号总公司设计研究院、铁科院通号研究所、上海铁道大学、上海卡斯柯公司、郑州辉煌公司等六家单位进行封闭式强力度科研攻关，次年初推出TJWX-1型机，但是，由于样机稳定性测试尚未完成，系统的许多致命缺陷没有消除，就仓促扩大使用，很快，问题不断暴露，系统陆续停机。2000年初，铁道部领导指示信号微机监测系统要成为机车监控器那样的安全设施，改革后的铁道部运输局基础部组织北方交大、通号总公司设计研究院、铁科院通号研究所、上海铁道大学、上海卡斯柯公司、郑州辉煌公司、南昌铁路局、郑州铁路局等八家单位的研发人员、信号技术专家对TJWX-1型和《技术原则（草案）》存在的问题进行研讨，修改了《技术原则（草案）》更名为《电气集中微机监测系统技术条件（送审稿）》同年四月再次组织攻关，五月推出TJWX-2000型，2000年七月铁道部颁布《电气集中微机监测系统技术条件》（部颁TB/T2496-2000）。但是，迄今为止铁道部尚未制定微机监测组网方面的完整协议或规则，然而，随着计算机技术的发展，特别是各种成熟的计算操作系统和开发软件以及品质优异的计算机系统的出现，为开发高品质的微机监测系统创造了良好的外部条件。同时，广大从事电务工作的决策者和工程技术人员对微机监测系统的日益重视，使得微机监测系统快速发展。

进入高铁时代，微机监测系统从网络、软件、硬件等各方面的开发和升级也不断提速， 对保障高铁设备的可靠运行发挥了非常重要的作用。

2  微机监测系统的构成

微机监测系统主要由硬件和软件两部分组成；网络结构上主要分为局、段、站三层，站机是最重要的现场采集端，负责将车站的数据进行采集处理。我们将从软件组成、硬件的组成、系统功能三个方面来进行重点介绍。

2.1硬件的组成

微机监测系统硬件主要包括以下部分：

站机、显示器、输入设备、协议转换器、交换机、路由器、采集分机、打印机、采集传感器等设备。

1.站机：站机是信号微机监测系统全部信息的来源，要求24小时连续不间断运行，不允许擅自关掉车站主机的电源开关或拨掉电源插头，否则会造成整个系统的采集数据丢失。

2.显示器：显示器顾名思义是用来显示主机的输出信息；

3.输入设备：主要是鼠标和键盘，为主机输入数据和命令。

4.协议转换器：协议转换器是具有调制和解调功能的网络设备，简单地说就是用于发送和接收数据。

5.交换机：交换机是一个拥有多个端口的中继器，是网络传输介质间的节点；

6.路由器：路由器（ROUTE）是用于连接多个逻辑上分开的网络（指单独的网络或子网），用于判断网络地址和选择网络路径。

7.采集分机：根据车站的大小，配置若干台采集分机。采集分机和站机之间采用CAN总线联结；在每一采集点，用隔离模块采集模拟量或开关量。采集机按功能分为开关量、综合、道岔、轨道、区间等分机，各采集分机彼此。采集分机采用统一的结构形式和外形尺寸，可根据现场空间和施工的方便，灵活安置。 

8.采集传感器：主要是用于道岔、轨道、信号机等设备开关量和模拟量的采集，传感器使用的原则是不得对采集对象产生干扰和破坏设备的正常功能。

2.2网络的组成

TJWX-2000型信号微机监测系统的网络结构分为站机（车间机）对段机之间通信的基层网和段机对铁路分局、铁路局、铁道部管理机之间通信的上层网。站机、段机之间的传输通道采用冗余自愈技术，能适应多种网络拓扑结构。电务段服务器负责管理电务段基层网并与上层网联网通信。基层网与上层网通信采用TCP/IP协议和统一的数据格式。

TJWX-2000型信号微机监测系统的网络结构是采用串联加环路的方式实现的，即一条线路上的各站仅需要一条通道。在该通道上上站站开口，将沿线各站串联在一起，线路末端站在增加一条通道至电务段，使网络成环，如图4.1所示。

 微机监测网络结构

TJWX-2000型信号微机监测系统的网络结构具有以下技术特点：

(1) 技术先进。

(2) 支持多种传输方式，采用树型网络拓扑结构，选用多协议路由器作为广域网互联设备，具有灵活多样的组网方式。

(3) 具有较强的适应能力，可根据用户的需要，为用户提供灵活使适用的网络解决方案，而且网络设备不会因升级而淘汰。

(4) 扩展性方面，选用具有良好开放性的TCP/IP网络协议和NT平台，易于网络的扩充和升级。

2.3监测系统终端

终端的用途是使用户可以远程查阅各个车站的信号设备状态。

2.3.1  终端功能

历史回放

开关量查看

道岔动作曲线查看

信号设备信息显示

信号设备信息查看

模拟量实时曲线查看

跨设备查看

道岔分表示

报表统计

日志

巡视查询

检修查询

参数设置

实时报警查询

故障按钮报警查看

2.3.2  终端性能

数据精确度：对于毫级单位数据精度为个位，非毫级的精度为小数点后一位。

时间特性：实时值查询响应时间在5秒内，曲线查询响应时间在15秒内，依赖于网络质量。

灵活性：提供用户简便的操作。

安全可靠性：系统可以稳定的运行.

2.3.3  系统支持

操作系统：win2000 sp4、winxp

程序版本：iClient 4.2.2.6

2.3.4  界面简介

 点击快捷图标iClient.exe以启动终端程序，在界面中点击“退出”按钮退出终端。

在程序启动时，会自动检查配置文件的版本号与服务器上的是否一致，若不一致，则会自动进行升级。自动升级具体说明请参见自动升级说明文档。

程序启动进行选择车站所辖类型，进入程序。

 启动界面

                                终端界面

1. 终端界面

 包含菜单栏,工具栏,左键菜单,右键菜单

 主菜单主要分为3部分：历史回放、报表统计、信号设备信息。工具栏的每项功能都与主菜单项有对应，如图所示： 

                                   菜单栏

 工具栏

2.通信状态图

即右键菜单的“通信状态图”功能。

【网管信息】：以图形化的方式，直观地将监测车站与各系统通信接口、采集模块之间的通讯状态，以及各系统之间的通信状态等显示了出来。

【网管信息】：集成了智能接口，采集器，站内系统间，熔丝等的通讯状态。如下面各图所示。

通常，各接口工作正常时用绿色表示，故障或未接通时用红色表示，未启用或未配置用灰色表示。

a.智能接口状态

如图所示，【智能接口状态】直观地显示了监测系统与各CAN采集分机，服务器或通信前置机，各智能分机之间的通讯状态

b.采集器状态

如图所示。【采集器状态】直观的显示了各CAN采集分机各端口的配置状况和及各采集节点与监测系统的通讯状态。

c.站内系统间状态

如图所示。【站内系统间状态】直观地显示了各系统与监测系统的通讯状态，以及各系统之间的配置和通讯状态。

其他功能：略。

3 微机监测采集原理

微机监测系统采集部分主要有站场开关量的采集、设备模拟量采集、电缆全程测、电源漏流测试等，下面我们分别加以介绍。

3.1  开关量的采集

开关量—是指类似开通或关断的、在时间上和数值上断续变化的数值量。如通和断、亮和灭、有和无、高和低等，开关量可用数字信号表示。

3.1.1  监测对象

1. 实时监测控制台、人工解锁按钮盘全部按钮的操作，包括进路操作按钮、铅封按钮和单操按钮。记录按钮按下时间、闭合时间和按下次数。

2. 记录控制台盘面上进路、闭塞主要设备以及行车运行等表示信息。

3. 采集有关继电器（LJJ、LFJ、DJJ、DFJ、1DQJ、2DQJ、FMJ、CJ、DGJ等）的状态，记录值班人员的操作，为实现进路跟踪和故障诊断提供原始状态数据。

3.1.2  监测电路

1. 大量用于行车作业实时记录和进路跟踪的开关量信息，一般从控制台表示灯取样，经整流、滤波及光电隔离后送入开关量输入板。

固态光隔模块采用了高阻加光电隔离的工作方式，输出的开关量信息经选通送入CPU。原理图如下所示：

 开关量采集原理图

光隔离器：也叫光耦合器、光子耦合器，俗称隔离模块。它用于一个电路与另一个电路的隔离，或让一个电路影响另一个电路。光隔离器有光源（发光二极管）和光传感器（光电晶体管）组成。装置在隔光容器中。从光源到光传感器有光的耦合，用5V脉冲导通发光二极管，控制着连接+15V或更高电源的光电晶体管。光隔离器只有光的耦合，没有电的联系。如图所示：

 光电耦合原理图

2. 对按钮的监测，优先采样按钮继电器的空接点，若无空接点，则从表示灯两端采样。人工解锁按钮则直接采按钮空接点（第2组接点，没有第2组接点的应更换）

3. 对继电器开关量的采样隔离有两种方式，有空接点的优先采样空接点；少量无空接点的关键继电器，采用专门设计的固态光隔模块从继电器线包励磁电压采样，获取开关量信息。固态光隔模块采用了高阻加光电隔离的工作方式，输出的开关量信息直接送入开关量输入板。如下图所示：

4.  继电器半组空接点采样：

继电器半组空接点的采样使用开关量采集器，开关量采集器依据电磁感应原理，通过线圈间的磁耦合实现开关量状态的传感。原理见下图,图中J是待检测继电器，接点1-2被信号设备使用，接点1-3为未使用的空接点。由于接点1是公共的，因此1-3称为半组空接点。传感器的一组感应线圈L2接在接点1-3间，另一组线圈接检测电路。检测电路检测线圈L1的电感量及其损耗，L1和L2通过磁场耦合。当1-3断开时，L2上无电流。L1为自身的电感和损耗。当1-3闭合时，L2上产生感应电流。因此L1的损耗增大。同时L1的电感量减小。这样继电器的状态在电感线圈L1上得到反映。通过检测L1的电感量和损耗，就可得知继电器的状态。开关量采集器隔离性能好，和信号设备只有一点接触，不并接也不串接在设备中，因此不取设备的任何电流和电压。即不取设备能源，对设备无任何影响。

3.1.3 开关量采集设备

 开关量采集有多种方式，一是开关量采集机。

 开关量采集机由电源板（DY），CPU板和开关量输入板（KR）组成，如下图。

 开关量采集机组匣示意图

1.电源板（DY）：给采集机提供各种工作电源。

2.CPU板是采集机的核心，对模拟量进行A/D转换，转换成数字量并通过CAN总线通信。

3.开关量输入板，将控制台各种信息转换成CPU接受的开关量（1或0）。

二是开关量采集模块，主要用于道岔1DQJ接点的采集。

下图为模块实物和采集原理

3.2  模拟量的采集

在微机监测系统中，主要的模拟量采集有道岔曲线、道岔表示、轨道电压、信号机灯丝电流、电源屏电压等，下面我们结合采集电路图分别进行介绍。

3.2.1 道岔曲线采集

根据道岔种类的不同道岔曲线采集分交流和直流两种。

直流道岔只需采集道岔电流曲线。交流道岔采集道岔实时功率曲线，即需要采集电流和电压。

1、直流道岔电流采集点：

直流道岔常用的有单机的4线制道岔和双机的6线制道岔。

每台转辙机室内送出两根启动去线，用于控制道岔的定转和反转。返回室内的电流回线一般在分线盘上固定为X4端子。

对于4线制直流道岔因室外只有一台转辙机，因此电流采集可采X4回线上的电流。

6线制道岔，室外有两台转辙机，因此不能采集X4回线上的总电流，需使用两个传感器分别采集1DQJ至2DQJF间引往室外道岔的去线。

下图是直流道岔采集模块

图中左边为旧的直流电流采集模块，其输出为模拟量输出，需对应在机柜配置电流模入板才能将采集量转换成数字信息。

右边为较新的电流采集传感器，其输出已直接转换成数字信号，通过485总线连接口通信分机。 

注意要点：

A、直流电流传感器采集的电流是有方向的，即道岔动作时流经传感器孔内采集线上的电流方向必须与传感器上标注的箭头方向一致。当电流方向反时，传感器将采集不到电流，表现为曲线是一条0值的直线。直流电流的采集线在传感器上都绕3匝，即孔内3根线。

B、模块式的电流传感器可以通过道岔动作时测量模块输出的电压变化来确定模块是否有输出，正常道岔不动作时，模块输出点out对模块工作的-12V电压为12V。当道岔动作时，电压在启动时增加到13V以上，然后下降到12.8V左右直到道岔动作结束。如果道岔动作时量不到电压，可检查电流采集线是否正确，孔内穿线方向是否有误。

C、对于电流传感器，输出是否正常目前没有好的测量方法，只能考将采集线交换到另一个传感器上以检查能否输出。 

2、3相交流道岔功率采集

3相交流道岔为了采集功率曲线，必须同时采集3相电压和3相电流。采集点位于3相道岔的断相保护器上，电压采集断相保护器的11、31、51上的电压。电流采集通过将断相保护器输出的3相电流驱动线经电流传感器穿孔采集。

注意：

A、3相电压采集与3相电流采集必须一一对应。即A相电压与A相电流，B相电压与B相电流，C相电压与C相电流相对应，才能计算出正确的功率曲线，否则功率曲线将显示不正常。

电流传感器的好坏可以根据测量传感器输出点和12VGND之间的直流电压确定。当电流传感器的配线配好到采集单元上时，Ia、Ib、Ic各端点对12VGND间能量到1.2V的直流电压。如果量不到这个电压，说明电流传感器损坏。

C、提速电流传感器的穿孔匝数为孔内2芯线。

下图为提速功率采集用的电流传感器和提速采集单元 

3.2.2 道岔表示采集

道岔表示采集经道岔室外表示二极管回送的表示，在采集的线上同时存在交流和直流电压。 

每个道岔采集单元可采集4组道岔的表示电压。每个道岔定位和反位各两根采集线。

3相交流道岔，定位表示电压采分线盘X4和X2，X4为正，X2为负。反位表示采集分线盘X3和X5 ，X3为正，X5为负。

直流道岔，定位表示采集分线盘X1和X3，X1为正，X3为负。反位表示采集分线盘X3和X2，X3为正，X2为负。

道岔表示采集单元每层组合可安装9个采集单元。一层采集36组道岔的表示电压。

采集器将采集数据经485通信线传输至监测站机。 

下图为采集器实物和采集原理图

注意事项：

1、道岔表示电压的检查相对简单，只需逐一比较采集点（分线盘），采集组合侧面和采集单元底座上的电压是否一致。如果不一致则是相关配线有误，如果一致而程序显示不对，则应该检查采集单元是否故障或程序配置是否有误。

2、道岔表示电压是交直流混合采集，即两根采集线上，既含直流电压又含交流电压。因此采集配线的正负很重要，如正负配线配反，程序上将显示不出直流电压的数值

3、正常直流道岔在一个位置时（定位或反位）交流电压约为60至70伏，直流电压比交流电压低约10伏。 交流道岔在一个位置时（定位或反位）交流电压约为60V左右。直流电压约为20伏左右。

4、采集单元工作的12V直流电源对道岔表示采集数值影响较大，当电源低到9V以下时，会造成表示电压的数值超高。

5、道岔表示电压的调试核对，可在采集数值上来后，转动道岔，看相关的表示电压数值是否相应变化。

3.2.3 轨道电压采集

目前常用的轨道电压采集分25HZ轨道采集和50HZ轨道采集两种。

两种轨道采集的方式大致相同，都是采集从室外轨道上返回用于驱动轨道继电器的电压。通常的采集位置在轨道测试盘的侧面。

25HZ轨道电压需要增加局部电源的采集，以判断轨道相位角。每个单元可配置一个局部电源，对应此单元采集的轨道电压只能是此局部电源管辖范围内的轨道电压，否则相位角将出错

下图为25HZ轨道采集原理及模块图。

注意：

因25HZ轨道需要判断轨道相位角，因此轨道采集的两根线有正负区分。配线配反将造成相位角数值出错。

25HZ正常轨道电压一般情况18V-24V，最高可达35V左右，最低15V以上，相位角一般90度左右。50HZ正常轨道电压一般情况12V-18V，最高可达20V左右，最低10.5V以上。

轨道电压的采集配线检查也是逐一测量采集点，采集组合侧面和采集单元底座的电压是否一致。调试时如果有条件，可以逐一模拟轨道占用，以检查对应的轨道电压是否变0。如不具备条件，只能等实际过车时观察轨道电压是否对应变化。

3.2.4 信号机电流采集

信号机电流采集为电流传感器与采集单元配套使用，信号机电流采集通常拆取信号机点灯保险之后到DJ的一段电源线，或是DJ输出的电源线，经电流传感器穿芯后再接回原电路。穿芯线在传感器处需绕3匝，即孔内3根线。

信号机电流采集单元与电流传感器模块集中安装在采集组合上，每层5个采集单元，5个电流传感器间隔安装。每4层输出一根485通信线接通信接口分机。

电流传感器为无源模块，因这部分配线只能现场施工时配，因此需注意电流传感器输出配线到信号机单元底座上是否正确。 

下图为信号机灯丝电流采集原理图和模块

3.2.5 绝缘测试

绝缘漏流测试要用到的继电器节点网络是安装在机械室的几层继电器节点组合。测试组合内安装的都是1700继电器，受监测机柜内的综合采集机控制其吸起状态。综合采集机通过开关量输出板驱动安全型继电器，由继电器接点组成的多级选路网络将所选的电缆芯线接入绝缘转换单元。选路网络具有互切特性，保证同一时刻只有一条电缆芯线被选通，不会发生混线现象。 

当绝缘测试路数在256路以内时使用E、A、B、C、D共5层组合，其继电器受综合采集机上C1-D4的开出板控制吸起，当绝缘路数大于256路小于512路时，需再增加E’、A’、B’、C’、D’五层组合，同时在综合采集机上对应增加C1-D5的开出板。绝缘测试组合的排列方式如图所示：

在绝缘漏流测试组合A层的第10个继电器位置，固定安装绝缘测试表。由绝缘表往电缆中加入测试用的500V直流电源，将电缆全程对地绝缘电阻转换为相应的电压值进行读数，其结构电路如图所示：

3.2.6 漏流测试

漏流测试时JA0吸起，从继电器节点网络过来的电源屏电压，经JA0的41和42节点进入漏流测试盒，在盒内先后经过1K欧和50欧的专用测试电阻和测试保险，再过JA0的21和22节点接地。

当测试电源为交流时，J90落下，灯丝漏流测试单元的漏流采集点通过滤波电路在50欧电阻两端采样。

当测试电源为直流时，J90吸起，灯丝漏流测试单元的漏流采集点直接在1K欧电阻两端采样。

3.3  其他采集

除了利用采集模块进行相关模拟量的采集，微机监测系统还可以利用采集对象设备自身的监测功能接口进行数据的共享，通过对数据的采集、存储和分析，达到对采集对象的工作状态、数值进行监控，也有利于界面化操作，典型的如信号智能电源屏数据的采集，微机监测系统站机与智能电源屏通过422数据接口或以太网接口进行通信，对智能电源屏监控单元的数据实时采集，这样既减少了二次施工，也避免了采点不同造成的误差。

此外，UPS电源、移频轨道电压等也是通过这种方式进行采集的。

4  故障分析处理

在实际工作中，道岔和轨道电路是故障发生率比较高的设备，也是影响铁路行车安全的重点设备，在本章节里我们主要从这两种设备入手，简要介绍、分析道岔和轨道电路在日常维修运用过程中的一些典型曲线和原因剖析。

4.1  道岔故障曲线分析

道岔设备故障是电务比较常见的故障之一，因为在生产中占故障的30%左右，所以利用微机监测对工作状态监控，道岔故障的预防和处理指导有着重要的作用。道岔设备由于受到列车运行、工务道床、轨距的变化等直接影响，及气候的变化极易出现病害和故障。有了微机监测后，我们可以从道岔电流曲线及时的了解各站的道岔运用情况。一条道岔电流曲线包括有：解锁电流、工作电流、锁闭电流、摩擦电流、动作时间等曲线组成。

我们将根据使用转辙机的不同对ZD6道岔和提速道岔分别进行分析。

4.1.1  ZD6道岔曲线分析

1、下图是ZD6道岔曲线的时间特性

a、T2-T1=1DQJ吸起时间+2DQJ转极时间≤0.3s

b、T3-T2≤0.05s ZD6电机上电时间

c、T3～T4段为道岔解锁时间，也就是动作齿轮锁闭圆弧在动作齿条削尖齿内滑动的时间。 

 、T4-T5段为空动距离时间，曲线基本呈水平状，略微向下。 5、T5-T6段为尖轨移动时间。

 、T6-T7段为道岔锁闭时间，也就是动作齿轮锁闭圆弧在动作齿条削尖齿内滑动的时间。 

 、T7-T8段为自动开闭器接点转换时间。

 、T8-T9段为1DQJ缓放落下时间。

2、根据日常维修过程中积累的经验，总结出ZD6道岔典型故障曲线如下:

a、启动延迟曲线

b、解锁电流大曲线

产生解锁时电流大的原因：  一是道岔调整过紧。 二是齿轮锁闭圆弧与削尖齿间缺油，摩擦力大。第二种情况一般冬季易发生。

c、道岔根部调整过紧产生的曲线

道岔根部调整过紧产生的曲线是逐步增大

d、自动开闭器动作不灵活曲线

e、碳刷接触不良曲线

道岔在动作过程中形成的锯齿波曲线，原因有： 一是碳刷接触不良 ,二是电机转子换向器表面有断格

f、倒表示曲线

对于单动道岔，产生倒表示故障时，在控制台上可看到表示灯闪一下。查看道岔表示曲线发现直流电压有个尖脉冲，交流电压显示110伏。

4.1.2  提速道岔曲线分析

1、下图为提速道岔曲线的时间特性

a、1-2段为道岔转换时间。

 、2-3段为自动开闭器接点断开启动电路时间。此段如果三相电流均零，表明接点转换慢或接点接触不良。

 、3-4段为1DQJ缓放时间，也就是启动的380V电加在表示电路的时间

2、典型的提速道岔故障曲线如下：

a、提速道岔接点接触不良时曲线

b、提速道岔继电器接点接触不良曲线

c、提速道岔整流匣特性不良曲线

d、液压转辙机电机或油泵故障时曲线

e、提速道岔接点接触电阻大时曲线

4.2 轨道电路故障曲线分析

轨道电路制式有很多种，主要有480型轨道电路、驼峰2.3轨道电路、25HZ相敏轨道电路、移频轨道电路等，25HZ轨道电路时电气化区段应用的最为普遍的轨道电路制式，下面我们针对25HZ轨道电路，进行一些典型曲线的分析。

1、图是25HZ轨道电路的正常曲线

2、一送双受轨道电路区段受端电阻短路或接触不良造成的故障曲线

电阻短路时，该接收端电压升高，另一端则下降。电阻接触不良时，下降一端为接触不良。

3、一送多受轨道区段故障曲线

一送两受区段同时出现下降曲线时为混线故障。如果下降幅度一致，故障在3.6米跳线前，如果下降幅度不一样，则在3.6米跳线后。（送电端不在分支处）

一送两受区段出现一高一低曲线时，电压低的出现了断线或接触不良故障。

4、绝缘不良时故障曲线

由于绝缘不良，相邻的两个区段发生了相同趋势的电压变化

1/9G的电压没有在车出清后恢复正常，而是在9DG完全出清后才恢复，判断可能是9DG与1/9G处绝缘的问题。

5、室外轨道变压器抽头端虚接曲线

发生车出清后电压不能回复原值且曲线较平稳时，一般是塞钉接触不好，接触电阻变大。出现曲线波动时，一般是塞钉松动或有混线问题。

总结 

微机监测系统对防止和快速处理故障能够发挥极大的作用，因此在日常管理中应该充分加以利用。如果能够有人不间断的滚动浏览曲线最好。一般的讲，每天进行浏览就完全能够及时发现信号设备存在的问题。不过，在特殊情况下，如现场有施工作业、雷雨季节应该增加浏览次数。在施工作业、雷雨季节及时调阅能及时发现并解决设备存在的问题，最大限度的降低设备故障发生的几率，确保设备正常运用。

随着行车密度的加大，设备的使用频率也在增加。给电务人员日常维修带来极大的挑战。如何利用微机监测，能为我们带来了方便。我们可以通过微机监测设备各种数的统计，进行分析，可以最大限度的降低设备故障发生的几率，确保设备正常运用。也可以通过设备的运用状况，合理的安排维修任务。加强检修，确保设备安全。

参考文献

[1]赵相荣 《TJWX2000信号微机监测系统》  北京：中国铁道出版社，2006.05

[2]林瑜筠 《铁路信号新技术概论》 北京：中国铁道出版社，2007.09

[3]张轮 《现代交通信息网络与通信技术》  上海：同济大学出版社，2007.09  

[4]石定宇 《铁道概论（修订版）》 成都：西南交通大学出版社，2000.09下载本文