信号微机监测系统在南疆线的运用摘 要： 关键词： [系统结构] 、[链路通道]、[TCP/IP协议]、[工控机]、[CAN现场总线]铁路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铁路信号微机监测系统主要检测对象是车站6502电气集中系统铁路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，建立原始数据库本论文基于乌鲁木齐铁路局南疆线信号微机监测系统工程建设的施工经验和工作成果南疆线处于祖国最西南地区，全线有71个车站，北起吐鲁番站，南止喀什站，全程1500公里信号微机监测系统于2003年开始系统的论证、分析、规划到2004年6月开始运行，历时一年半，完成了所有车站系统结构和链路通道的安装调试。
南疆线采用的是TJWX-2000型信号微机监测系统，初步设计是按照分局网络终端、电务段管理系统、车间终端、站机系统布局的整个网络硬件系统结构是采用数据路由链接，软件系统运用TCP/IP协议构成独立功能的广域网上层网络终端通过路由器连接到电务段管理服务器，站机之间也同样采用路由器连接，站机与站机之间与电务段管理服务器通道路由器环形串连链接，这样在整个链路通道上、站机和管理服务器间就保持具有相对独立性站机系统由站机、采集机组成，站机采用高性能工控机双机热备工作方式，采集机由电源板、CPU板和若干块接口板组成，采集机与站机之间采用CAN现场总线连接用来完成采集数据的实时通讯，CAN总线可同时挂接32个采集机，能够满足车站信号设备各类数据量的监测电务段管理服务器即可实时的在人工干预下接收站机系统的监测数据，也可自动周期性发送指令索取站机系统的所有监测数据在通道方面采用的是路由环路通道，所以通道的工作不影响监测系统的工作，各自相对独立站机的实时动态数据保存时间技术要求不少于48小时（大站）72小时（中小站），所以只要通道故障不超过48小时，都能保证现场实时数据的完整储存，而在实际当中通道地维护一般几分钟之内。
因此整个系统在非自然灾害的故障情况下能够保证安全畅通运行2005年由于配合铁路跨越式发展的需要，全路进行了撤销分局，南疆铁路临管处撤销南疆线的上层终端也相应拆除，所做的工作就是把连接到电务段管理系统的路由器拆除即可，并不影响整个系统的整体运行如果要加入监测对象也只是在相应的链路通道当中串入路由器即可完成系统的扩展这说明该系统的可扩充性和伸缩性很好信号微机监测系统就是保证行车安全、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，它将现代最新技术，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学依据同时，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、正点运行信号微机监测是电务部门安全工作的“黑匣子”，是电务设备实行状态修的必要条件和有利保证同时微机监测也是数字技术和网络技术在信号领域的应用，代表着电务部门技术革新的方向，是在原来的维修方式上的一种重大突破目 录一、系统的结构1、南疆线信号微机监测网络结构图2、电务段管理系统3、车间终端机4、站机系统5、上层网络终端6、广域网数据传输系统二、监测系统功能三、信号微机监测原理及硬件设计1、开关量的监测2、轨道电路的监测3、道岔的监测4、电源屏的监测5、电缆绝缘的监测6电源对地漏流的监测7熔丝断丝的监测8灯丝断丝的监测四、具体应用1、电气特性测试2、在故障分析中的应用3、管理功能4、存在问题五、系统的维护和故障处理使用中的注意事项常见故障分析站机的恢复一、系统的构成 TJWX-2000微机监测由站机、车间机、电务段管理系统、上层网络终端（包括路局、铁道部监测终端），以及广域网数据传输系统组成。
1.根据铁道部整体生产力布局要求南疆线撤销了原分局单位——南疆铁路临管处，上层网络终端就只有电务处终端，下设四个车间终端南疆线TJWX-2000型微机监测总体结构如后图所示 2. 电务段管理系统电务段管理系统是微机监测网络系统的中枢部分，是电务段管内各站的微机监测数据和网络通信的管理中心它包括一台服务器和若干台终端（如调度、电子监测终端）、打印机等外部设备以及一些通信设备（如集线器、路由器、调制解调器等）服务器（监视机）作为整个微机监测系统的管理中心，负责收集和管理联网车站的数据，以及站机与终端间的命令和数据转发站机数据经广域网数据传输系统到达服务器，服务器对数据进行分类、存储和处理，根据终端要求分发给各联网终端终端（监测机）用于人机操作，管理和查看权限范围内车站的站场及有关数据，并作报表汇总；数据报表和数据图形可由打印机打印输出同时，终端机能显示网络通信结构拓扑图及通信状态，进行一定的网络管理3. 车间机车间机用于管理和查看所辖车站的数据根据需要，车间可配置打印机，打印监测报表和图形车间机具有终端的所有功能，以终端方式连至监测系统，以人机对话方式查看管内站机的所有数据，并能显示网络通信结构拓扑图和通信状态。
4. 车站系统车站系统是信号微机监测系统的最基本单元，负责数据的采集、分类和处理，实现信号设备的实时监测和人机对话它包括站机、采集机、机柜、隔离转换单元等站机完成实时监测和人机对话，收集数据、处理数据（分类形成图表）存储数据、查看数据等采集机采集数据，井进行预处理隔离转换单元用于采集模拟量或开关量数据5. 上层网络终端铁路分局、铁路局和铁道部作为上层网络终端具有终端所有功能它以数据终端方式在电务段服务器上登录，连至电务段监测网上层终端可以通过专线或拨号随时联网6. 广域网数据传输系统对TJWX-2000型信号微机监测系统通过广域网数据传输系统把车站系统、电务段管理系统及上层网络终端连接起来广域网数据传输系统完成ＩＰ数据包在各计算机间的传输，它包括路由器、调制解调器、集线器等路由器完成ＩＰ数据包的寻径和转发调制解调器实现模拟信号和数字信号的相互转换，使传输信号与通信线路相匹配集线器用在电务段局域网中连接各计算机二、监测系统的功能系统功能如下：1、 监视功能：可以作为分析的有力工具，根据采集的数据显示站场图，对设备故障进行实时报警监视信号设备的电气特性变化情况同时还可以作为故障分析的工具，对电务、工务、车务、电力部门的各种数据进行事后查询、报警查询。
硬件数据的采集： (1) 开关量实时采集： (2) 开关量包括轨道光带、信号机状态、控制台按钮、道岔表示灯、控制台各种灯、铅封按钮、灯丝报警等报警灯、继电器状态等八种 (3) 模拟量数据采集：模拟量包括电源屏输入输出电压、轨道电路接收端电压、转辙机动作电流、区间发送电压、区间接收电压、站内电码化发送电压和电流、电缆对地绝缘电阻、电源屏漏流测试和电源平衡测试等 (4) 数据存储：将采集的数据分类，并按类进行存储2、 数据测试处理功能：主要包括模拟量的实时值测试、报表和曲线的生成等功能1) 状态表：显示轨道电压、电源屏电压、区间发送电压、区间接收电压、电码化发送电压和电流的实时测试表 (2) 日报表、月报表、年报表：显示轨道电压、电源屏电压、区间发送电压、区间接收电压、电码化发送电压和电流的日报表、月报表、年报表 (3) 日曲线、月曲线、年曲线：显示轨道电压、电源屏电压、电码化发送电压和电流的日曲线、月曲线、年曲线 (4) 转辙机动作电流曲线 (5) 日直方图、月直方图：显示轨道电压、区间发送电压、区间接收电压的日直方图、月直方图 (6) 报警记录表。
3、系统管理功能：可以查看系统的运行记录（包括各分机、站机、终端、服务器等）、校正系统中各站机的时钟、引导站机系统等这部分功能主要是利用网络技术达到管理人员远程对各站机、终端进行监控、管理4、统计表 (1)设备故障统计表 (2)铅封按钮动作次数及时间统计 (3)列、调车按钮动作次数及时间统计 (4)调车信号开放次数及时间统计 (5)道岔动作次数统计 (6)轨道占用次数及时间统计5、实时数据发送：向网络实时传送开关量数据及一、二、三级报警数据6、段机命令接收：接收并执行来自网络的控制命令7、实现人机会话8、对时：接收并执行段机的时钟校对命令 三、微机监测原理及硬件设计3.1 开关量监测 监测对象：实施监测控制台、人工解锁按钮的操作，包括进路按钮、铅封按钮、单操按钮记录按钮按下时间、闭合时间、暗下次数以及进路、闭塞主要设备和行车运行状态等表示信息采集有关继电器（1DQJ、2DQJ、DGJ、DBJ、FBJ、SJ等）的状态，为实现故障报警和故障分析提供原始状态数据 监测电路：开关量信息的采集，输入输出之间采用固态的高阻加光隔离工作方式，输出的开关量信息经过选通电路送入CPU，原理图如下：对按钮的监测，优先采样按钮的空接点，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继电器开关量的采集也是优先采样空接点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 设备构成：开关量采集机由电源板（DY）、CPU板和开关量输入板（KR）组成开关量采集机组匣示意图如下电源板给采集机提供各种工作电源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总线与站机通信开关量输入板将控制台各种信息转换成CPU接受的开关量每台开关量采集机占用一个组匣，组匣可插入8块开关量输入板每块开关量输入板输入48路开关量，共计384路开关量信息开关量采集机结构如下图，CPU板将采集机的状态数据暂存在缓冲单元内，通过CAN总线完成与站机的数据交换 CPU板程序流程：CPU板上装配有ROM芯片，通电后CPU按ROM程序运行根据技术要求，开关量采集机应向站机发送两种信息，一是传送全部开关量的目前状态，二是传送开关量的变化状态采集机对开关量的采集采用周期巡测方式采集机将所测开关量进行预处理，把全部开关量的状态和变化分别送入数据缓冲区，向站机传送系统初始化后，由软件定时启动定时中断，采集开关量的状态CPU采集的数据暂存在存储器中，开关量有变化时主动发送变化开关量。
站机每1S向开关量采集机索取数据1次，当CPU接收到站机命令时，将全部开关量发送给站机3.2 模拟量监测包括轨道电路监测、转辙机监测、电源屏监测、电源对地漏泄电流监测、电缆绝缘监测轨道电路的采样：为了不影响轨道电路正常使用，从轨道继电器端子将轨道电压引入轨道采集机，经过衰耗电阻接入轨道传感器模块进行隔离监测对象，隔离器输出送入量化电路完成A/D转换，然后输入到CPU进行处理、储存、发送轨道采集机组匣示意如图：轨道电路采集机有一块电源板、一块CPU板、两块开关量输入板、六块传感器板，每块传感器板可监测16个轨道电路区段每个轨道区段组匣最大容量为96个区段。