淺談信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在普速鐵路中的工程應(yīng)用

摘? 要：在新時(shí)代下，我國(guó)積極發(fā)展鐵路建設(shè)，使鐵路行業(yè)智能化和自動(dòng)化水平大幅提升，在目前的鐵路作業(yè)中，對(duì)普速鐵路信號(hào)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)需求越來(lái)越大，所以信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。普速鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為確保行車安全的重要行車設(shè)備，對(duì)于保障信號(hào)檢測(cè)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行有重要意義。文章結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，分析了普速鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程應(yīng)用情況，提出了日常維護(hù)的關(guān)鍵內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：普速鐵路;智能化;集中監(jiān)測(cè);行車安全

中圖分類號(hào)：TP277? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2021）18-0149-03

Abstract： In the new era， China is actively developing railway construction， which has greatly improved the intellectualization and automation of the railway industry. In the current railway operations， the demand for state monitoring of normal speed railway signal equipment is increasing， so the centralized signal monitoring system has emerged as the times require. The normal speed railway centralized signal monitoring system has become an important driving equipment to ensure the safety of driving， and it is of great significance to ensure the stable operation of the signal detection equipment. Combined with the on-site construction experience， this paper analyses the engineering application of normal speed railway centralized signal monitoring system， and puts forward the key points of daily maintenance.

Keywords： normal speed railway; intellectualization; centralized monitoring; driving safety

0? 引? 言

近年來(lái)，我國(guó)鐵路發(fā)展迅猛，信號(hào)系統(tǒng)越來(lái)越智能化以及自動(dòng)化。在普速鐵路現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的各種類型的信號(hào)設(shè)備是否能夠穩(wěn)定、高效的運(yùn)行已成為影響列車安全、高效、精確運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)。于是，鐵路電務(wù)管理部門需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)了解和監(jiān)督，這樣才能夠方便現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷現(xiàn)場(chǎng)故障點(diǎn)，進(jìn)行符合現(xiàn)場(chǎng)需求的應(yīng)急處置和故障排查，這就對(duì)鐵路現(xiàn)場(chǎng)使用的信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提出了更高、更全、更智能的要求[1];同時(shí)，信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否具備管理、監(jiān)測(cè)、展現(xiàn)、分析、統(tǒng)計(jì)和查詢現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備狀態(tài)的功能，是提高現(xiàn)場(chǎng)電務(wù)部門維護(hù)水平和保障運(yùn)營(yíng)安全的關(guān)鍵因素[3]。

根據(jù)參考文獻(xiàn)，了解了現(xiàn)階段行業(yè)研究重點(diǎn)，其中文獻(xiàn)2研究了信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要技術(shù)特點(diǎn)，提出了信號(hào)檢測(cè)未來(lái)的發(fā)展方向，為信號(hào)監(jiān)測(cè)能夠發(fā)揮最大作用提供了有力的建議及措施。文獻(xiàn)3介紹了信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具體組成及作用，分析了在電務(wù)段使用中存在的隱患、不足等問(wèn)題，并提出了對(duì)應(yīng)的解決措施[2]。文獻(xiàn)10介紹了信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展歷程以及主要作用，研制了一種新穎的設(shè)備原型和組織架構(gòu)，指出了系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展方向。以上文獻(xiàn)均偏重于設(shè)備技術(shù)研究，并未對(duì)工程應(yīng)用進(jìn)行全面的介紹，本文結(jié)合日常應(yīng)用情況，通過(guò)分析研究信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在普速鐵路電務(wù)段的應(yīng)用情況，進(jìn)一步分析信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工程應(yīng)用特點(diǎn)和維護(hù)需求，為后續(xù)深度智能化發(fā)展提供借鑒。

1? 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

1.1? 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用了網(wǎng)絡(luò)化以及模塊化的結(jié)構(gòu)，方便結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行靈活配置，可以分為集中或分散設(shè)置用來(lái)適應(yīng)不同的信號(hào)系統(tǒng)要求，是一種信號(hào)設(shè)備的綜合集中監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)。信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2? 系統(tǒng)應(yīng)用

信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的故障處理過(guò)程在現(xiàn)階段電務(wù)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中較為復(fù)雜，大多數(shù)情況的處理方法需要其他的系統(tǒng)進(jìn)行配合，存在數(shù)據(jù)孤島，故障處置流程單一，維護(hù)信息化程度弱，以人工分析和判斷故障為主，急需通過(guò)知識(shí)原理處理現(xiàn)場(chǎng)故障、智能化算法或完善的處理故障體系來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理。

（1）車站監(jiān)測(cè)網(wǎng)：由監(jiān)測(cè)站機(jī)、數(shù)據(jù)采集以及通信設(shè)備組成車站監(jiān)測(cè)網(wǎng)。車站的集中管理設(shè)備即站機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)采集的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分類和處理、存儲(chǔ)，通過(guò)監(jiān)測(cè)網(wǎng)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)信息上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)，具有良好人機(jī)交互。整體設(shè)計(jì)靈活而且具有擴(kuò)展性，方便后續(xù)車站設(shè)備更新?lián)Q代卻不影響既有設(shè)備。

（2）電務(wù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)：主要包括通信前置機(jī)、各類服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫(kù)等。其關(guān)鍵功能有接收、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、發(fā)送命令、數(shù)據(jù)查詢、反饋信息等操作功能，是全部數(shù)據(jù)信息的綜合管理樞紐。

（3）鐵路局電務(wù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)：其監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的各電務(wù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)與上級(jí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和下級(jí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行通信與數(shù)據(jù)交換。主要設(shè)備有各類服務(wù)器、監(jiān)測(cè)終端機(jī)和各類工作站等，管轄多個(gè)電務(wù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。

（4）國(guó)鐵集團(tuán)電務(wù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)：可接受所有下級(jí)信息，供技術(shù)人員操作查詢，是監(jiān)控系統(tǒng)核心，屬于頂端管理層。

（5）廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)：分為基層網(wǎng)以及上層網(wǎng)。在基層網(wǎng)即車站與電務(wù)段間的網(wǎng)絡(luò)采用的組網(wǎng)方式為環(huán)形組網(wǎng)方式，具體為以5至12個(gè)車站為一個(gè)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)以大于等于2 M通道抽頭方式與電務(wù)段星型連接。電務(wù)段與鐵路局、國(guó)鐵集團(tuán)上層網(wǎng)采用不低于2 M通道星型連接的組網(wǎng)方式[5]。

1.3? 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)象

信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的設(shè)備很多，如聯(lián)鎖設(shè)備、列控系統(tǒng)、電源屏、組合架、軌旁設(shè)備等，具體分為模擬量信息、開關(guān)量信息以及與具備自診斷功能的設(shè)備進(jìn)行通信等三大類，監(jiān)測(cè)對(duì)象如圖2所示，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)采集、監(jiān)控和展示[4]。

2? 系統(tǒng)工程應(yīng)用中面臨的問(wèn)題

隨著國(guó)內(nèi)普速鐵路的快速發(fā)展，對(duì)車站智能運(yùn)維提出了較高的要求，在實(shí)際應(yīng)用中傳統(tǒng)的信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也逐漸表現(xiàn)出了一些不足和問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

2.1? 故障分析與診斷處理水平較低

目前，信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的故障處理過(guò)程在電務(wù)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中還處于比較低級(jí)的狀態(tài)，以狀態(tài)展示為主，信息化程度低，大多數(shù)情況需要人工進(jìn)行故障判斷和分析，缺乏智能化的故障診斷功能。

2.2? 監(jiān)測(cè)范圍需要擴(kuò)充及細(xì)化

雖然目前監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)較為全面，但是一些關(guān)于信號(hào)系統(tǒng)的視頻監(jiān)控信息、安全數(shù)據(jù)信息、板卡級(jí)信息等不在監(jiān)測(cè)范圍，所以還需要通過(guò)靈活性和可擴(kuò)展性的設(shè)計(jì)盡量可以使系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到更多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息，同時(shí)對(duì)于已經(jīng)在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的設(shè)備，還需要進(jìn)一步精細(xì)化。

2.3? 現(xiàn)有的采集方式存在問(wèn)題

新增較多的配線，提高了成本。例如采集信號(hào)機(jī)的電流時(shí)，需要對(duì)控制電路進(jìn)行電纜繞線，增加了電纜破損的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)對(duì)五線制三相交流控制電路進(jìn)行信息采集時(shí)，由于端子不在同一組合里，需要在不同組合采集，配線較多。再如由于交流轉(zhuǎn)轍機(jī)的電源都是獨(dú)立電源，所以增加現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備，使得對(duì)設(shè)備運(yùn)維工作量增加[4]。

2.4? 監(jiān)測(cè)功能需要擴(kuò)展

目前主要檢測(cè)范圍為現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)設(shè)備，對(duì)電務(wù)系統(tǒng)級(jí)設(shè)備的監(jiān)測(cè)較少。同時(shí)，眾多的子系統(tǒng)如軌道電路故障監(jiān)測(cè)、區(qū)間邏輯檢查設(shè)備監(jiān)測(cè)等也逐漸開始應(yīng)用。但是由于每個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和平臺(tái)不一致，這樣使得每個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)只能在站段局部使用，其現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信息也無(wú)法和其他子系統(tǒng)交互，存在數(shù)據(jù)孤島。所以如何構(gòu)建統(tǒng)一的信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和管理的資源整合，是未來(lái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息化建設(shè)發(fā)展方向。

3? 主要解決措施

3.1? 完善監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析能力

現(xiàn)階段的功能主要集中于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控和顯示，缺乏統(tǒng)一的協(xié)同分析能力，其中目前的展現(xiàn)形式較為機(jī)械化，本質(zhì)上是信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自身智能分析的存儲(chǔ)的案例經(jīng)驗(yàn)庫(kù)、知識(shí)點(diǎn)等有一些欠缺，不能靈活的應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的信號(hào)設(shè)備產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)曲線、報(bào)警信息等，還需進(jìn)一步完善。后期需要從信號(hào)系統(tǒng)的整體情況，綜合性的分析和比較，提供對(duì)故障現(xiàn)象的分析，例如針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)道岔失表示等故障，可以結(jié)合電源屏、表示回路中的電路情況、以及動(dòng)作回路中的電流電壓情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和智能分析，為維護(hù)人員提供較清晰的故障分析原因和指明大致的故障點(diǎn)，協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)人員快速實(shí)現(xiàn)故障定位和處理。

3.2? 增加監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能

在既有基礎(chǔ)上，拓展監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能也是非常有必要的。例如由于自然環(huán)境（冰雪、石渣、巖體脫落）的影響，有時(shí)會(huì)造成道岔尖軌與基本軌之間卡組，所以增加尖軌視頻監(jiān)測(cè)也很重要。其次監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中還可以增加動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、列控軌道電路維護(hù)機(jī)信息監(jiān)測(cè)、按鈕操作監(jiān)測(cè)和板卡級(jí)監(jiān)控等功能[5-7]，增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可維護(hù)性。

3.3? 電務(wù)綜合監(jiān)測(cè)及管理

將構(gòu)建一個(gè)包括國(guó)體集團(tuán)、鐵路局和電務(wù)段、工區(qū)和設(shè)備供應(yīng)商在內(nèi)的電務(wù)綜合管理平臺(tái)[7]。通過(guò)該平臺(tái)對(duì)電務(wù)部門的各種信息資源整合，也可與其他部門進(jìn)行信息交互。管理平臺(tái)將電務(wù)段設(shè)置為所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)中心，電務(wù)段數(shù)據(jù)中心將所有的作業(yè)管理等信息整合匯總，包含設(shè)備管理、生產(chǎn)管理、應(yīng)急指揮、經(jīng)營(yíng)管理、網(wǎng)絡(luò)辦公、系統(tǒng)維護(hù)等內(nèi)容，所有的管轄范圍內(nèi)的應(yīng)用終端可以WEB方式進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)[8，9]。通過(guò)電務(wù)綜合監(jiān)測(cè)及管理平臺(tái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行收集整理并分析，對(duì)傳統(tǒng)的作業(yè)操作方式以及作業(yè)操作過(guò)程進(jìn)行一些創(chuàng)新和優(yōu)化，提高站段作業(yè)效率，有力推動(dòng)鐵路電務(wù)信息化建設(shè)，整個(gè)平臺(tái)的管理功能如圖3所示。

3.4? 加強(qiáng)維護(hù)人員的管理

配置專業(yè)信號(hào)人員，對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要進(jìn)行定期的維護(hù)和管理，機(jī)器總會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，如系統(tǒng)中文件發(fā)生故障（數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中亂碼），導(dǎo)致工作人員接收不到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)正確的信息;或通信通道發(fā)生故障，造成工作人員與現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)不能同步，對(duì)車站作業(yè)造成很大影響;或監(jiān)測(cè)設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息傳輸故障等等。因此，要配備專業(yè)的維護(hù)人員，根據(jù)反饋的狀態(tài)信息及時(shí)分析和處理相關(guān)故障，做到應(yīng)急事故的高效、準(zhǔn)確和及時(shí)的處置。在整體日常維護(hù)過(guò)程中，需要根據(jù)車站規(guī)模、檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行情況，合理調(diào)配信號(hào)人員[6-8]。

3.5? 增強(qiáng)跨專業(yè)的技術(shù)融合

往往現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)某一種故障都是由于多種信號(hào)設(shè)備之間的相關(guān)影響和故障疊加導(dǎo)致的，所以需要增強(qiáng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之間的信息融合，打破各個(gè)具備自診斷功能設(shè)備的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵信息共享并利用大數(shù)據(jù)處理和分析，結(jié)合以前的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)技術(shù)分析實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)故障點(diǎn)的分析[9]。例如道岔失表示故障，有可能是電源屏某模塊故障導(dǎo)致的表示電壓不足，又有可能是室內(nèi)道岔表示控制回路的故障，也有可能是室外轉(zhuǎn)轍機(jī)的機(jī)械故障，是一種多原因的綜合故障，需要監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中各個(gè)不同的監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行綜合比較和聯(lián)合分析，才能夠快速地找到具體的故障原因。

4? 結(jié)? 論

信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為重要的機(jī)電設(shè)備，其工程應(yīng)用情況對(duì)國(guó)內(nèi)普速鐵路的發(fā)展具有積極意義。本文通過(guò)介紹信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在普速鐵路電務(wù)段的應(yīng)用情況，進(jìn)一步分析了信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工程應(yīng)用問(wèn)題，對(duì)日常的專業(yè)維護(hù)提供了有效保證，也為未來(lái)信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展提供了借鑒作用。

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作者簡(jiǎn)介：韓東輝（1972—），男，漢族，內(nèi)蒙古包頭人，中級(jí)工程師，本科，研究方向：鐵道信號(hào)及自動(dòng)控制。