鐵路信號設(shè)備電源監(jiān)測系統(tǒng)的故障分析和改進策略研究

馬春英 高艷平

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進步，我國鐵路事業(yè)的發(fā)展十分迅猛，目前的鐵路已經(jīng)占據(jù)在了世界的先進行列。鐵路監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建是為了更好的檢測列車運行狀態(tài)，其中包括了狀態(tài)、位置、速度、故障問題等這些信息，保障列車高效的運行，減少安全的隱患。鐵路信號設(shè)備電源承載了其中的信號運輸?shù)淖饔茫兄^為重要的作用，具備高效性和可靠性，鑒于此，文章講述了鐵路信號設(shè)備電源監(jiān)測系統(tǒng)的故障分析和改進的策略。

關(guān)鍵詞：鐵路信號設(shè)備;電源監(jiān)測系統(tǒng);故障分析;改進策略;

0? ? 引言

鐵路對人們的生產(chǎn)生活都有著十分重要的影響，所以鐵路的運轉(zhuǎn)受到更多人的關(guān)注和重視，減少設(shè)備的故障、消除故障隱患，使安全的隱患消除在萌芽之中，這一直都是檢修單位工作的目標(biāo)。如果信號設(shè)備的電源出了問題，那將造成信號傳輸?shù)慕K端，影響整條線路的鐵路運行，影響的范圍十分廣泛。因此，信號設(shè)備電源監(jiān)測系統(tǒng)至關(guān)重要，只有確保信號的準(zhǔn)確傳輸，才能保障鐵路的運轉(zhuǎn)。

1? ? 常見的信號設(shè)備電源系統(tǒng)故障分析

1.1? 聯(lián)鎖設(shè)備斷電故障

鐵路信號機連鎖設(shè)備系統(tǒng)中，UPS擔(dān)負(fù)著設(shè)備的供電需求，連鎖上下位機的安全用電和部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電。上位機的作用是人和電腦溝通的橋梁，是實現(xiàn)信號集中管控的關(guān)鍵要素;下位機的作用是控制者現(xiàn)在所有設(shè)備的反饋情況，將所有設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況都反饋在下位機上，實現(xiàn)對所有設(shè)備的檢測[1]。UPS的供電電源監(jiān)測端就是電源屏的輸出端，這個輸出的線路最容易損壞，容易受到客觀因素的影響。隨著電纜的磨損、老鼠抓咬、接觸不良等因素影響，會出現(xiàn)斷電的現(xiàn)象且這種斷電不會出現(xiàn)預(yù)警。僅憑借UPS電池只能維持一小時工作，如果沒有及時的修復(fù)，將會出現(xiàn)較大范圍的信號設(shè)備斷電，聯(lián)鎖設(shè)備的數(shù)據(jù)也會出現(xiàn)丟失。由于鐵路維修的電務(wù)段的點檢時間是固定的，所以很多情況下都不能及時發(fā)現(xiàn)這一情況，直到電池電量被消耗殆盡，出現(xiàn)了故障保障，才能發(fā)現(xiàn)故障，但也不能提供具體位置，極大地阻礙了修復(fù)工作。

1.2? 重復(fù)穩(wěn)定電壓的故障

目前，大部分車站的微機聯(lián)鎖、電源屏和UPS都是出自不同地方的，這就造成連接時經(jīng)常會出現(xiàn)故障[2]。現(xiàn)在鐵路局和廠礦車站大多數(shù)都是利用信號智能電源屏進行提供電力，市場會出現(xiàn)模塊、UPS反復(fù)穩(wěn)定電壓的信息，甚至部分UPS設(shè)備需要使用一個火線、一個零線的相對不穩(wěn)定方式供應(yīng)電壓，所以會經(jīng)常出現(xiàn)報警現(xiàn)象。市場報警增加了工作人員的工作量。如果使用的供電電壓是不可調(diào)的UPS，就必須關(guān)閉電源，通過重啟的方式解決故障，給鐵路的正常運行造成了較大的阻礙，影響了信號設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。

2? ? 聯(lián)鎖設(shè)備斷電故障的改進策略

2.1? 監(jiān)視UPS電源工作狀況

要想改進故障的修復(fù)方法，首要的條件就是了解故障出現(xiàn)的原因。利用微機監(jiān)測站機對UPS電源的工作情況進行監(jiān)測和記錄，當(dāng)出現(xiàn)斷電時，監(jiān)測戰(zhàn)機可以收到由斷電引起的異常數(shù)據(jù)變化，進行斷電的警示，而在供電正常了之后，微機監(jiān)測也需要進行手動的復(fù)位，才能恢復(fù)到正常的工作情況。

監(jiān)測的位置是UPS輸入電源的兩端，監(jiān)測實時的電壓變化，通過這樣的方式反映出UPS電路中電壓的變化情況。這一監(jiān)測要在不影響正常工作的前提下開展，從UPS所在的微機聯(lián)鎖柜輸出端子引入監(jiān)測采集機，通過互感器模塊完成信息的采集。電壓互感器應(yīng)用的是WB系列的交流電壓互感器，這一傳感器的優(yōu)勢在于隔離性能很好，且測量的電壓變化較為精準(zhǔn)，運用的是直流0～5 V的電壓輸出，輸入阻抗高小于等于40 kΩ，UPS供電的電路不會因此而造成影響[3]。通過互感器進行電壓傳輸隔離后，由于采集信息運用的是交流信號，所以需要將其轉(zhuǎn)換為直流的0～5 V電壓，只有這樣才能符合UPS輸入端電壓值的變化。將標(biāo)準(zhǔn)的直流電壓送到監(jiān)測采集機CPU板上，實現(xiàn)A/D的轉(zhuǎn)換，將其以數(shù)字化的形式呈現(xiàn)出來，最后送到監(jiān)測站機進行處理。UPS在進行電源切斷時，必須需要給監(jiān)測的站機一個信號，實現(xiàn)采集機的報警，紅燈閃爍，起到提示相關(guān)人員的作用。

監(jiān)測站機正常情況下配備的是CAN卡，采集機配備的是CAN控制器，兩者之間利用雙絞線連接總線。站機安裝運行的是CAN的通信程序，使其可以做到從采集機收集或者索要數(shù)據(jù)的功能。CAN總線作為主要的應(yīng)答措施，按照主機的命令進行工作，向其中一個分機索要數(shù)據(jù)時，其他的分機進行等待的處理，這一應(yīng)用的優(yōu)勢就在于快捷、實用性強，可以實現(xiàn)將所有數(shù)據(jù)分批傳送給主機的目的，具有非常強的可靠性。

微機監(jiān)測系統(tǒng)需要采取的是三層的軟件框架，實現(xiàn)可以隨時觀察的平臺，操作的系統(tǒng)是WIN2000且應(yīng)用的軟件必須適用于大型的局域網(wǎng)。該系統(tǒng)能實現(xiàn)遠(yuǎn)程、實時監(jiān)測，提升監(jiān)測的實用性，并可以實現(xiàn)定時的監(jiān)控器，以此來保護數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)故障時，即便重置系統(tǒng)，也不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的保護。其監(jiān)測的項目包括了電源屏輸入、輸出電壓監(jiān)測、電源對地漏泄電流監(jiān)測、電纜絕緣監(jiān)測、電纜對地漏泄電流監(jiān)測等。

這一方法應(yīng)用到了以下的軟件，其一是窗口和菜單。首先屏幕顯示的是人們熟悉的對話框模式，只需要通電就可以顯示站場的監(jiān)視窗口[4]。戰(zhàn)場圖設(shè)計需具備以下幾個方面的特點，需要可以用手進行滑屏操作，展現(xiàn)出站場中的設(shè)備名稱，能實現(xiàn)半屏的顯示形式，從多方面的滿足查看者的需求，可以直觀地查看相關(guān)要求。其二是查找數(shù)據(jù)時要有兩種方式，菜單路徑和快捷按鈕路徑，使相關(guān)的技術(shù)人員迅速找到相關(guān)項目，即便是初學(xué)者也不會被難倒。

2.2? 利用電務(wù)維修機監(jiān)視UPS電源的工作情況

可以利用電務(wù)維修機進行電源工作情況的監(jiān)視和記錄，監(jiān)測不具備監(jiān)測設(shè)備的車站。電務(wù)維修機可以連接UPS電源的計算機通信口，電源切斷掉后，利用電池的電能進行工作，這時電務(wù)維修機就會受到UPS掉電信號，再轉(zhuǎn)發(fā)到調(diào)度的監(jiān)控機和上位機上，上位機的顯示器就會顯示預(yù)警信息，并且在電池電量耗干之前，會將數(shù)據(jù)進行保存然后關(guān)機，從根本上保障了聯(lián)鎖機和上位機的正常運轉(zhuǎn)。

2.3? 引出電源的監(jiān)測線

電纜的引出也是一個較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，在聯(lián)鎖柜空開端子出引出電源的檢測線，在車務(wù)段的運轉(zhuǎn)室內(nèi)或是電務(wù)段的值班室內(nèi)接上一個UPS電源正常供應(yīng)的指示燈，一旦電源斷開，可以及時的通知電務(wù)人員，使電務(wù)人員根據(jù)報警信息，迅速的進行處理，及時恢復(fù)電力，將影響降到最低。

2.4? 應(yīng)用的效果

在利用這一方案改進電源系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)后，可以全面的監(jiān)測工作狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障，能第一時間通知相關(guān)的維修人員，工作的效率非常高，具有高效性、穩(wěn)定性和先進性的測試平臺，能實現(xiàn)智能化和網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)測，保障了即便系統(tǒng)在供電出現(xiàn)問題時，依舊可以穩(wěn)定的工作，減少對鐵路運行的影響。同時，這一方案便于升級改造，不需要大動干戈的進行修改，方便了數(shù)據(jù)的交流和分析。最后就是方便集中的管理，各個車站都可以直接獲取供電信息和UPS的使用狀態(tài)信息。

3? ? 重復(fù)穩(wěn)壓故障的改進策略

如果在不進行改造的前提下，只需要將電源屏的不穩(wěn)定電壓直接供給UPS設(shè)備，通過這樣的供電方式，直接將重復(fù)穩(wěn)壓改變成了一次的穩(wěn)壓，直接避免了出現(xiàn)市內(nèi)報警的現(xiàn)象;而如果UPS是帶有調(diào)節(jié)供電電壓靈敏度的，就可以將靈敏度調(diào)到最低等，報警的現(xiàn)象也就不會頻繁地出現(xiàn)了，這是較為便捷的解決方法。

4? ? 結(jié)語

綜上所述，隨著鐵路設(shè)備的自動化越來越普及，信號設(shè)備電源監(jiān)測系統(tǒng)必須與時俱進的改變，跟上自動化的步伐，不能只是將鐵路設(shè)備進行智能化。如果監(jiān)測系統(tǒng)不能隨之改變，就會造成更多故障的出現(xiàn)。只有保障了信號設(shè)備電源監(jiān)測系統(tǒng)的完善，才能第一時間發(fā)展故障，并及時解決，使管理逐漸規(guī)范化和合理化。

[參考文獻(xiàn)]

[1]楊洪權(quán).鐵路信號設(shè)備智能運維綜合管理平臺研究[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2018.

[2]蔡華林.鐵路信號設(shè)備集中診斷及智能分析系統(tǒng)技術(shù)研究[D].北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2017.

[3]者晶暉.鐵路信號電源系統(tǒng)可靠性分析[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2016.

（編輯 姚 鑫）