淺談CSM-TH型信號集中監(jiān)測道岔不動作無表示報警邏輯

翟阿南

摘要：隨著鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)（下文簡稱“CSM”）的普遍使用，利用CSM實時監(jiān)測對各類信號設(shè)備的故障報警尤為重要，2020年新建滬通鐵路后出現(xiàn)一種故障現(xiàn)象，室外轉(zhuǎn)轍機(jī)在未動作的情況下，室內(nèi)從CSM上觀察道岔定位、反位發(fā)生瞬間跳變。本文通過現(xiàn)場實際需求和現(xiàn)象，提出可行的方案，能夠有效監(jiān)測轉(zhuǎn)轍機(jī)繼電器瞬間跳變的故障現(xiàn)象并及時報警。

關(guān)鍵詞：CSM;道岔無動作;報警邏輯

一、CSM報警邏輯概述

信號集中監(jiān)測是面向高速鐵路及普速鐵路信號領(lǐng)域的綜合性維護(hù)支持系統(tǒng)，集實時數(shù)據(jù)采集、數(shù)字通信、數(shù)據(jù)處理、多任務(wù)協(xié)調(diào)、圖文顯示為一體，是保證行車安全、加強(qiáng)信號設(shè)備結(jié)合部管理、監(jiān)測信號設(shè)備狀態(tài)、發(fā)現(xiàn)信號設(shè)備隱患、分析信號設(shè)備故障原因、輔助故障處理、指導(dǎo)現(xiàn)場維修、反映設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量、提高電務(wù)部門維護(hù)水平和維護(hù)效率的重要行車設(shè)備，是信號設(shè)備的綜合性維修平臺。CSM系統(tǒng)功能是監(jiān)測信號設(shè)備狀態(tài)、發(fā)現(xiàn)信號設(shè)備隱患、分析診斷信號設(shè)備故障、實現(xiàn)信號子系統(tǒng)接口信息安全監(jiān)督、輔助和指導(dǎo)現(xiàn)場維修及故障處理，提高電務(wù)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量和維護(hù)水平的重要信號設(shè)備。主要功能之一就是信號設(shè)備故障預(yù)報警。

CSM應(yīng)實現(xiàn)自動分析采集及接口數(shù)據(jù)的功能。在設(shè)備存在隱患時，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患;在設(shè)備故障時，診斷定位故障范圍及原因。本論文主要論述的是道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的智能診斷，通過CSM系統(tǒng)界面的道岔表示報警提示繼電器的異常，分析設(shè)備故障原因。

CSM-TH的系統(tǒng)架構(gòu)是通過數(shù)據(jù)配置編寫條件表達(dá)式，滿足報警觸發(fā)條件的邏輯關(guān)系式實現(xiàn)的各類報警。

報警配置文件包括alarmconfig.xml，單個報警配置文件，其中單個報警配置文件中的觸發(fā)條件要關(guān)聯(lián)道岔設(shè)備的屬性。

二、報警邏輯功能實現(xiàn)說明

為實現(xiàn)該報警，制作單個報警配置文件命名為道岔1DQJ不動作無表示報警.xml，記錄報警時的報警描述定義為“發(fā)生道岔無表示[非正常動作]”。

該報警功能實現(xiàn)軟件方面功能需要考慮的內(nèi)容有：監(jiān)測自采集的定反位表示開關(guān)量，1啟動繼電器開關(guān)量，聯(lián)鎖系統(tǒng)接口送的定反位開關(guān)量，集中監(jiān)測系統(tǒng)CAN通信的處理方式，轉(zhuǎn)轍分機(jī)輪詢的時間，監(jiān)測系統(tǒng)上位機(jī)收到轉(zhuǎn)轍分機(jī)的應(yīng)答時間幀的有效性，監(jiān)測系統(tǒng)讀取分機(jī)的次數(shù)，開關(guān)量的變化時間。

該報警功能實現(xiàn)硬件方面功能需要考慮的內(nèi)容有：車站工控機(jī)匹配電阻應(yīng)為120歐姆，現(xiàn)場梳理CAN線的連接關(guān)系是否清晰，確保通過CAN線連接的各個設(shè)備之間不存在干擾的問題。

結(jié)合CSM系統(tǒng)接收的系統(tǒng)接口信息和采集的開關(guān)量，做出報警判斷條件，最后一次定位或者反位開關(guān)量在短時間內(nèi)落下過，轉(zhuǎn)轍機(jī)并未發(fā)生轉(zhuǎn)動即1啟動的開關(guān)量最后一次吸氣的時間大于20秒，并且當(dāng)前1啟動的開關(guān)量是落下的。

經(jīng)過研究得出以下報警邏輯：

（（$dev1.定位表示開關(guān)量.laststate0time > 3&$dev1.定位表示開關(guān)量.laststate0time < 6）|（$dev1.反位表示開關(guān)量.laststate0time < 6&$dev1.反位表示開關(guān)量.laststate0time > 3））&（$dev1.1DQ繼電器開關(guān)量.laststate1time > 20&$dev1.1DQ繼電器開關(guān)量.state！= 1）

以上報警邏輯的含義為：道岔定位開關(guān)量或者反位開關(guān)量在3秒內(nèi)有落下過，道岔1啟動繼電器開關(guān)量在20秒前吸起過，且道岔1啟動繼電器開關(guān)量目前不是吸起而是落下。

這樣的配法可以讓信號集中監(jiān)測系統(tǒng)軟件監(jiān)測小于1秒的開關(guān)量變化。道岔1啟動繼電器開關(guān)在20秒前吸起過，且道岔1啟動繼電器開關(guān)量目前不是吸起，說明道岔在這一時刻狀態(tài)正常且無轉(zhuǎn)動，從而判斷在3秒內(nèi)有沒有定反位開關(guān)量的變化，如果有就屬于道岔非動作有故障。

三、報警邏輯現(xiàn)場試驗

軟件及數(shù)據(jù)配置完成后，需要在現(xiàn)場利用真實環(huán)境天窗時間內(nèi)對軟件功能進(jìn)行驗證?，F(xiàn)場通過斷轉(zhuǎn)轍機(jī)所在組合的空開方式進(jìn)行試驗，模擬轉(zhuǎn)轍機(jī)定位表示或者反位表示瞬間落下又吸氣的條件，道岔分表示變化超過1秒可以正常產(chǎn)生“道岔無表示[非正常動作]報警”。

將上述報警邏輯配置文件部署現(xiàn)場后，經(jīng)過試驗，可以報出小于1秒的道岔定反位開關(guān)量變化的報警，證明報警邏輯條件有效，（如圖1所示）。

圖1 報警邏輯配置文件部署示意圖

報警邏輯在實際運(yùn)用中是否可行，需要長期試驗觀察，在觀察中發(fā)現(xiàn)在特定的情況下存在誤報警的情況。

CSM系統(tǒng)研發(fā)人員分析下位機(jī)軟件，日志分析雖然讀取數(shù)據(jù)成功，但時間從47ms變到625ms，讀取數(shù)據(jù)4次，前3次失敗只有第4次讀取成功（如圖2所示）。數(shù)據(jù)讀取時間由32ms變到282ms，讀取數(shù)據(jù)3次，但只有第3次才真正存儲了接收到的數(shù)據(jù)（如圖3所示）。

排查了CAN通信的數(shù)據(jù)處理，做出如下措施，讀取周期內(nèi)一旦收到CAN數(shù)據(jù)，將所有收到的數(shù)據(jù)都記錄到日志中，上位機(jī)軟件同時收到同分機(jī)和同命令的應(yīng)答才算成功，如果時間幀不能保證有效性，可以考慮讀取多次的方式來解決并增加命令符0x60等待時間。2020年10月22日太倉通滬場產(chǎn)生誤報警（如圖4所示）。

圖4 太倉通滬場產(chǎn)生誤報警

道岔在正常轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生無表示誤報警，分析站機(jī)log日志，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生誤報警時間段報出問題如下：處理分機(jī)讀取應(yīng)答數(shù)據(jù)錯誤，“CsmthStation_CanReadAnswer Error.log”存在分機(jī)9讀取應(yīng)答數(shù)據(jù)錯誤，錯誤碼2。數(shù)據(jù)幀時間：16ms，分機(jī)：11<-->11，類型：0x10<-->0x60，分機(jī)或類型不匹配。

針對以上日志可分析采集分機(jī)發(fā)生錯誤時站機(jī)應(yīng)及時重置，故修改CAN接口配置文件CANConfig.xml，增加語句“<IsAlawaysReset value="true"/>”。

站機(jī)軟件同步要做分機(jī)中斷時立即重置的機(jī)制，修改動態(tài)庫CanComm.dll。

用戶在操作調(diào)閱道岔曲線時出現(xiàn)道岔曲線讀取失敗的現(xiàn)象，經(jīng)系統(tǒng)分析后需在配置中增加0x60命令等待時間，優(yōu)化CAN通信的數(shù)據(jù)處理。

此報警配置文件和相應(yīng)動態(tài)庫在車站部署試驗運(yùn)行兩個月后，沒有誤報和漏報的情況。

四、結(jié)束語

對于報警類的新功能新需求的開發(fā)和產(chǎn)品實現(xiàn)要充分考慮實施的各個環(huán)節(jié)，同時在室內(nèi)和現(xiàn)場做好充足的實驗條件去驗證。

硬件方面考慮系統(tǒng)設(shè)備的電阻性能，各個硬件之間的連接關(guān)系，以及硬件的采集原理和通信方式。

軟件方面考慮邏輯表達(dá)式所運(yùn)用的數(shù)據(jù)來源是否是多元的，自身系統(tǒng)采集的以及外部系統(tǒng)傳輸?shù)男畔?，配置文件與動態(tài)庫之間要匹配，可以通過增加命令符的方式進(jìn)行軟件優(yōu)化。

現(xiàn)場試驗時充分利用日志保存的信息進(jìn)行分析，同一個問題現(xiàn)場多個原因要逐步分析。

針對轉(zhuǎn)轍機(jī)動作時開關(guān)量的邏輯判斷實現(xiàn)報警進(jìn)行故障分析，通過實際運(yùn)用并不斷優(yōu)化該報警條件，提高了信號集中監(jiān)測設(shè)備對道岔無動作無表示的報警準(zhǔn)確性，減少了誤報和漏報。系統(tǒng)實現(xiàn)了真實的報警功能并在上海局滬通線得以運(yùn)用，可正確指導(dǎo)電務(wù)維護(hù)部門在天窗時間上道檢修轉(zhuǎn)轍機(jī)各個節(jié)點工作狀態(tài)，及時排除信號設(shè)備隱患，保障行車安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴成巖，邱兆陽.FMEA在鐵路信號安全產(chǎn)品配置數(shù)據(jù)安全分析中的應(yīng)用[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2019，16（11）：13-16+43.

[2]李坤妃.面向鐵路私有云的鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)遷移方案研究[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2019，16（10）：34-39.

[3]謝聰.利用信號集中監(jiān)測處理報警信息[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2019，16（05）：76-78.

[4]尹春雷，燕翔，閆友為.鐵路電務(wù)運(yùn)維系統(tǒng)及應(yīng)用[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2018，15（12）：1-6.

[5]閆友為.鐵路綜合運(yùn)維探討[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2018，15（11）：1-5.

[6]杜旭東，王凱.熔絲報警電路的改進(jìn)與分析[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2018，15（06）：68-71.

[7]中國國家鐵路集團(tuán)有限公司. QCR442鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)條件.2017.

[8]中國國家鐵路集團(tuán)有限公司. QCR573鐵路信號集中監(jiān)測設(shè)備.2017.