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关于微机监测的调研报告
摘要：信号微机监测系统是用于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的设备。在铁路系统中，微机监测系统是必不可少的重要部分，已经成为保证行车安全、监测铁路信号设备运行质量的重要行车设备。本文介绍了微机监测系统的主要基本结构，以及结合该系统的主要功能，在利用微机监测设备进行拓展性应用方面的一些故障处理应用。
调研目的：了解信号微机监测系统的发展和现状，掌握信号微机监测系统的
基本结构，以及对一些基本故障的处理。
调研方法：通过在南昌铁路局南昌电务段向西驼峰信号车间的实习，在机房
现场实践结合理论的学习。
调研内容及过程：
1、信号微机监测系统的基本结构
信号微机监测系统的硬件结构
铁路信号微机监测系统由车站系统、车间机、电务段管理系统、上层网络终端(包括分局、路段、铁道部监测终端)，以及广域网数据传输系统组成。
信号微机监测系统主要包括采集机、站机、通信通道以及供电等部分。为实现统一，其各部分应满足以下要求： (1)采集机
采集机与被测设备之间必须具有良好的电气隔离措施 采集机必须采用高可靠的开关量和模拟量采集器件
采集机的电路板、插件等应进行可靠性和可维修性设计 (2)站机
站机必须采用可靠的工业级控制微机 站机的应用程序应在具有图形用户界面，并支持多任务和网络功能的高可靠操作系统上运行
站机应具有与既有计算机联锁设备联机通信的功能，以便从计算机联锁获取相关信息
车站系统是信号微机监测系统最基本的单元，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、隔离采集模块等。其结构图如图2.1所示:
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图2.1 信号微机监测系统结构图
其中站机完成实时监测和人机对话，收集数据、处理数据、存储数据、查看 数据等功能。
各采集机采集数据，并进行预处理。
隔离转换单元用于采集模拟量或开关量数据。 CAN现场总线负责站机与各采集机之间的通信。 (3)通信通道
监测系统传输应采用光纤数字传输通道，也可采用实回线或载波话路站机以上信息传输通道的传输速率不低于14.4kbit/s (4)监测系统的地线有利于既有设备的地线 (5)监测系统的供电电源
监测系统采用工频单向交流供电，站机电源应从电源屏两路转换稳压后经过UPS引入
监测系统供电电源与被监测对象电源可靠隔离
监测电源应采取在线式UPS供电，UPS容量应保证交流断电后维持监测系统可靠供电10min以上。
2、信号微机监测系统的软件结构
和其他计算机系统一样，信号微机监测系统必须依靠软件，才能实现它的全部功能。信号微机监测系统的软件也分为系统软件和应用软件。
系统软件包括：标准程序库、语言处理程序、操作系统、服务行程序、数据库管理系统、网络软件等。系统软件主要用来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理调度，确保高效运行。应用软件是根据任务需要所编制的各种程序。系统软件的基本结构应设计成实时操作系统或者实时调度程序支持下的多任务实时系统。
在信号微机监测系统中，每一个计算机都有相对独立的软件。为使微机之间能协调工作，还必须有类似操作系统的调度软件。这些软件应当是可靠的、高标准的和易于扩展的。
3、信号微机监测系统的主要功能
3.1模拟量在线监测
包括电源屏、电源对地漏泄电流、道岔、轨道电路、电缆绝缘、区间自动闭塞和电码化等项目的监测。
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3.2开关量在线监测
对按钮状态、控制台表示、功能型继电器状态实时监测。 3.3其它监测内容
监测列车信号主灯丝断丝；对组合架零层、组合侧面以及控制台的主副熔丝转换装置进行监测；记录区间信号机点灯、区间轨道电路占用状态；站内电码化发码、传输继电器状态监测并记录；道岔表示缺口监测，并对道岔室内外表示不一致及电路中SJ第8组接点实时动态监测报警。 3.4故障报警
一级报警为涉及到行车安全的信息；二级报警为影响行车和设备正常工作的信息；三级报警为设备电气特性超标。
4、信号微机监测系统的应用
4.1道岔监测
（1）道岔动作电流监测
系统采用开启式穿心直流电流采样模块，适合ZD-6型单机或双机牵引道岔。对道岔动作电流的测试采用WB系列穿心感应式电流传感器（固态模块）完成。监测道岔电流实际就是监测道岔转换的起止时间内电流变化曲线，达到监测道岔电流的目的。采集机通过采集1DQJ的落下接点状态来监测道岔转换起止时间，由于1DQJ没有空闲的接点，因此，光耦模块只能接在半组接点上采集开关量，这样不可避免会带有电气集中控制电源KZ。为确保实现故障-安全的原则，一是采用采集模块一次隔离，采集机内模入板二次隔离的方法，确保控制电源不出现在模块外侧；二是采集模块就近安装在道岔组合1DQJ后边，配线尽可能短，以减少混电的可能。在组合中选取动作电流回线穿过道岔电流采样模块，利用电磁原理获得采样电流，并将结果暂存在道岔采集机存储器里，当站机发出命令索要数据时，将一条完整的道岔电流曲线数据送出。运用中常有几组道岔同时动作的情况，为区分每组道岔的工作状态和动作电流，保证实时监测，采集系统在每组道岔的动作回路中均串入WB感应器。 （2）道岔定位/反位表示监测
系统通过监测道岔定位/反位表示灯电路的继电器接通条件，记录道岔位置、描绘站场状态。由于是在表示灯电路里采集条件，其开关量必须经过衰耗隔离和光电隔离。由于2DQJ继电器无空余接点，所以，2DQJ位置状态采样使用光电探头，套在继电器外罩上，通过光电探测衔铁位置来判断继电器状态。它的优点是，采用高频调制技术，采用2DQJ的两个不同位置双输出方式，保证了2DQJ采集的正确性，符和故障-安全原则。 （3）SJ第8组接点封连监测
在微机监测系统中，对SJ第8组接点进行动态监测，以确认道岔实际锁闭情况。施工中用SJ第7组后接点来证明该道岔是在锁闭状态。对于双动道岔分别各设一套模块电路来监测1SJ、2SJ的接点状态。它的优点：一是每组道岔只增加1个采样点；二是每组道岔都是独立采样，排除了各个道岔互相干扰的可能性；三是既不影响道岔的正常动作，又能正确检查道岔是否锁闭。 4.2电缆绝缘监测
信号电缆是电源和设备之间的连线，直接关系到信号联锁。由于电缆芯线数量多，只能一根一根地测试。系统借助测试继电器组成的树型阵列接点开关，即继电器多级选路网络和互切电路。具体做法是将特制的500V直流高压加至电缆
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芯线上，将电缆芯线全程对地绝缘电阻转换成相应的直流电压值，送入A/D转换器进行模拟转换和数据处理，每根电缆测试需要10s。由于电缆数量多，测试时间长，所以采取早晨定时自动测试方法，并支持随机人工启动全测与单测。 4.3电缆对地漏流监测
因电源屏输出电源有交、直流之分，为提高测试精度，加装了两个继电器，针对不同的电源切换到不同的电路。测试电路中串入较大的保护电阻（如1kΩ）和保护熔断器，将取样电压信号转化成0～5V直流标准电压，经综合采集机模拟量输入板送至CPU进行A/D转换和数据处理。监测系统与电缆绝缘监测共用一套测试继电器组合，用JAO继电器作为监测电缆绝缘和电源漏流的区分条件。电源屏各种输出电源对地漏流的监测关系到设备安全，为此特别规定只能在综合“天窗”点内进行人工启动，自动测量。 4.4信号机主灯丝断丝监测
对列车信号主灯丝状态进行实时监测、记录和报警。监测电路是接在原灯丝断丝报警电路中。为保证监测电路不影响原报警电路正常工作，在室外加测试电阻并联二极管，由于二极管的单向导电性使得并联的测试电阻不影响原报警电路。当主灯丝断丝时，将测试电阻串入监测电路，在灯丝测试板上产生一个直流取样电压，使采集机专设的灯丝报警继电器吸起，断开原报警电路，接通监测电路。当不同的信号灯主丝断丝时，由于接入的测试电阻不同，产生不同的取样电压，采集机根据电压数据值的不同，确定哪架信号机主灯丝断丝。 4.5 25Hz相敏轨道电路监测
系统对轨道继电器线圈两端的交流电压进行监测。通过实时监测接受电压值的变化，了解轨道电路调整状态和分路状态的工作情况。为了不影响轨道电路的正常工作，从轨道测试盘上将轨道电压引入轨道采集机，其模块选用WB系列交流电压传感器，这种传感器应用磁隔离原理制成，隔离性能好，工作电压12V，对轨道电路的工作没有影响。 4.6开关量监测
实时对控制台、人工解锁按钮盘全部按钮的操作进行监测，记录下控制台盘面上进路、闭塞主要设备以及列车运行等表示信息，并跟踪LJJ、LFJ、DJJ、DFJ、1DQJ、FMJ、CJ、DGJ的状态变化，为进路跟踪和故障诊断提供原始数据。监测电路一般从控制台表示灯取样，经光耦模块进入监测采集机再送入开入板，按钮继电器优先采样空接点，若无空接点，则采样表示灯。继电器开关量采样有两种：有空接点的优先采样空接点，无空接点则采样继电器线圈励磁电压，用专门设计的固态光耦模块获取开关量信息。开关量采集器隔离性能好，与信号设备只要一点接触，不并接也不串接在设备中，不取设备的任何电流和电压，对设备无任何影响。电路中还采取了以下安全措施：一是KZ、KF的表示灯必须经光电隔离；二是GJ、DGJF、LJJ、LFJ如没有空接点必须经光电隔离。【2】 4.7电源屏电压监测
（1）输入、输出电源电压监测
对电源屏各路输入、输出电源均进行监测，其中包括输入电源断电、断相。交流电压传感器采用了WB光电调制隔离技术原理；直流电压传感器采用了WB光电调制隔离技术。它们都具有抗干扰能力强、精度高的特点。因所采输入、输出电压较高，故均需经过熔断器和高阻降压后再接入电压传感器模块，送入模入板，经选通后送至CPU进行A/D转换实施监测。 （2）电源断电及切换报警
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