TJWX—2000型鐵路微機監測系統在電務設備中的應用
〖摘要〗
介紹了微機監測系統的主要功能、原理和在電務設備中的具體應用。該系統為電務現場人員提供日常維修、查找隱患、解決疑難問題的依據。
〖關鍵詞〗
必要性 功能 應用
1． 概述
鐵路信號微機監測是電務部門安全的“黑匣子”，是電務部門維修技術的重要突破，是電務設備實現“狀態修”的必要手段，也是信號技術向高安全、高可靠和網絡化、數字化、智能化發展的重要標志之一。長治北電務段于8月份正式投入TJWX--2000型鐵路信號微機監測系統。
2． 應用鐵路信號微機監測系統的必要性
長治北電務段西陽村車站，經常發生軌道電路閃紅光帶和瞬間停電，造成信號關閉故障。2000年全段電源轉換和軌道電路瞬間閃紅光帶共116件，西陽村22件，占19%；2001年1—7月份56件，西陽村9件，占16%。長治北電務段多次調查、分析、處理，均不能從根本上消除設備故障隱患。
鐵路微機監測系統能實時、動態、準確、量化地反映信號設備的運用質量、結合部設備狀態，并具有狀態信息儲存、重放、查詢和報警功能。當電氣特性超標或違章作業進行局部接點封連時均能按照等級及時報警。這對于防止違章作業，分析判斷故障，特別是對瞬間發生、時好時壞的“疑難雜癥”故障，或結合部難以界定的復雜故障的分析提供了重要的手段和依據。同時，由于對設備的運用狀態能做到“心中有數”，“超標報警”，超前防范，防范未然，能使設備運用質量始終處于受控狀態，科學地指導現場合理維修，避免“過剩修”或漏檢漏修。
3． TJWX--2000型鐵路微機監測系統功能簡介
3.1 模擬量在線監測。包括電源屏監測、電源對地漏泄電流監測、轉轍機監測、軌道電路監測、電纜絕緣監測、區間自動閉塞監測、部內電碼化監測。
3.2 開關量在線監測。對按鈕狀態、控制臺表示、功能型繼電器狀態實施監測。
3.3 其它監測內容。監測列車信號主燈絲斷絲，可按信號機架或架群報警；對組合架零層、組合側面以及控制臺的主副熔絲轉換裝置進行監測；記錄集中式區間信號機點燈、區間軌道電路占用狀態；站內電碼化發碼、傳輸繼電器狀態監測并記錄；道岔表示缺口、實際位置監測；并對道岔室內外表示不一致及電路中SJ第八組接點封連實施動態監測報警。
3.4 故障報警。一級報警涉及到行車安全的信息；二級報警為影響行車和設備正常工作的信息；三級報警為 設備電氣特性超標。
4． TJWX--2000型信號微機監測系統的應用
4.1 道岔監測
4.1.1 道岔動作電流監測。對道岔動作電流的測試采用WB系列穿心感應式電流傳感器（固態模塊）來完成。該型電流采樣模塊適合ZD—6型單機或雙機牽引道岔使用。監測道岔電流實際就是監測道岔轉換的起止時間，采集機通過采集1DQJ的落下接點狀態來監測道岔轉換起止時間，從而達到監測道岔電流的目的。由于1DQJ 沒有空閑接點，因此如果使用光電模塊，只能在半組接點上采集開關量，這樣不可避免會帶有電氣進入集中控制電源KZ。為確保故障—安全的原則，采用了穿心感應式電流采集模塊實現一次隔離，在采集機內模入板進行二次隔離，確保控制電源不出現在模塊外側。二是電流采集模塊就近安裝在道岔組合1DQJ后邊，配線盡可能短，以減少混電的可能。再組合選取動作電流回線穿過道岔電流取樣模塊，利用電磁感應原理獲得取樣電流，并將結果暫存在道岔采集機存儲器里，當站機發出命令索要數據時將一條完整的道岔電流曲線數據送出。通過對道岔動作電流的實時監測，可分析判斷道岔轉轍機的電氣特性、時間特性和機械特性。運用中常有幾組道岔同時動作，為區分每個轉轍機的工作狀態和動作電流，保證實時監測，本采集系統在每組道岔的動作回路中均串入WB電流傳感器進行實時監測。
4.1.2 道岔定位/反位表示監測。系統通過監測道岔定位/反位表示燈電路的繼電器接通條件，記錄道岔位置，描繪站場狀態。由于是在表示燈電路里采集繼電器接通條件，是開關量，必須經過衰耗隔離和光電隔離。2DQJ位置狀態用定位（或反位）來反映操作人員往定位扳動道岔（或往反位扳動道岔）的操作。由于2DQJ是極性保持繼電器，無空余接點，所以2DQJ位置狀態采樣使用光電探頭，套在繼電器外罩上，通過光電感應探測銜鐵位置來判斷繼電器狀態。它的優點是，采用高頻調制技術，利用2DQJ的2個不同位置雙輸出方式，保證了2DQJ采集的正確性，符合故障一安全技術。在實際施工中，考慮到方便調試，2DQJ的安裝采用了特殊的固定方式，一是采用雙指示燈顯示；二是用12V--15V直流電源為傳感器供電，不會造成與繼電器使用電源KZ（KF）24V的混電問題；三是傳感器采用接插方式連接，為現場施工帶來方便。
4.1.3 SJ第8組接點封連監測。道岔是否確實鎖閉，是行車安全的重大問題。在進路鎖閉的情況下，進路上有關的SJ已經落下，確保了道岔是在鎖閉狀態。但在某些特殊情況時（如人為違章或混電），在SJ 接點82與1DQJ線圈3之間存在KZ電源，說明該道岔實際上未被鎖閉，如不及時查出就會危及行車安全。為避免上述情況，在微機監測系統中，對SJ第8組接點進行動態監測，以確認道岔實際鎖閉情況。施工中用SJ 第7組后接點來證明該道岔是在鎖閉或解鎖的狀態，用SJ第8組前接點檢測道岔的鎖閉狀態。對于雙動道岔分別各設一套模塊電路來監測1SJ、2SJ的接點狀態。它的優點：一是每組道岔只增加1個采樣點；二是每組道岔都是獨立采樣，排除了各個道岔相互干擾的可能性；三是既不影響道岔的正常動作，又能正確檢查道岔是否被鎖閉。
4.2 電纜絕緣監測
信號電纜是電源和設備之間的連線，直接關系到信號聯鎖，必須對每一條電纜芯線的絕緣性能進行測試。由于電纜芯線數量多，只能一根一根的測試。系統借助測試由繼電器組成的樹型陣列接點開關，即繼電器多級選路網絡和互切電路，將每條電纜芯線順序、逐一地接入測試電路。具體做法是將特制的500V直流高壓加至電纜芯線上，每根電纜測試需要10s，將電纜芯線全程對地絕緣電阻轉換成相應的直流電壓值，送入A/D轉換器進行模數轉換和數據處理。由于電纜數量多，測試時間長，所以采取早晨定時（6：30）自動測試方法，并支持隨機人工啟動全測與單測。
4.3 電纜對地漏流監測
了解各電源線是否破損和漏電，及時發現線路故障消除設備隱患，對信號工區維修工作非常重要。為此，系統增加了電源對地漏流的監測。因電源屏輸出電源有交、直流之分，為提高測試精度，加裝了2個繼電器，針對不同的電源切換到不同的監測電路。測試電路中串入較大的保護電阻（1KΩ）和保護熔斷器，將取樣電壓信號量化轉成0--5V直流標準電壓，經綜合采集機模擬量輸入板送至CPU進行A/D轉換和數據處理。本監測系統與電纜絕緣監測共用1套測試繼電器組合，用1個繼電器（JAO）作為監測電纜絕緣和電源漏流的區分條件。電源屏各種輸出電源對地漏流的監測直接關系到安全生產，為此特別規定：電務人員只能在綜合“天窗”內進行人工啟動，自動測量。
4.4 熔絲斷絲及燈絲斷絲監測
根據現有電氣集中站機械室的熔絲報警設備，系統從機械室熔絲報警電路排架燈處，取出表示燈實時判別記錄條件（熔絲斷絲故障的排架位置），并通知值班人員處理。電路中的電源為直流12V。
系統還對全站的列車信號主燈絲狀態進行實時監測、記錄和報警。監測電路是嫁接在原燈絲斷絲報警電路中。為保證測試電路不影響原報警電路的正常工作，在室外加測試電阻并聯有二極管，由于二極管的單向導電性使得并聯的測試電阻不起作用，不影響原報警電路的特性。當主絲斷絲時，信號機燈絲轉換繼電器落下接點的開關量有效，將測試電阻串入監測電路，在燈絲測試板上產生一個直流取樣電壓 ，使采集機專設的燈絲報警繼電器吸起，斷開原報警電路，接通監測電路。當不同的信號燈主絲斷絲時，由于接入的測試電阻不同，產生不同的取樣電壓，采集機根據電壓數據值的不同確定哪架信號機主燈絲斷絲。實際應用中采用并聯形式，按信號機距信號樓的距離由近及遠，電阻從小到大，順序安裝。
4.5 25HZ相敏軌道電路監測
系統對受電端軌道電路繼電器線包兩端的交流電壓進行監測。通過實時監測接受電壓值的變化，反映軌道電路調整狀態和分路狀態的工作情況。為了不影響軌道電路的正常工作，從軌道測試盤上（即二元二位軌道繼電器3、4端子上）將軌道電壓引入軌道電壓采集機，用WB系列交流電壓傳感器進行監測。這種傳感器應用電磁隔離原理制成，隔離性能好，工作電源12V，對軌道電路的工作沒有影響。
4.6 開關量監測
實時對控制臺、人工解鎖按鈕盤全部按鈕的操作，記錄下控制臺盤面上進路、閉塞主要設備以及行車運行等表示信息，并跟蹤LJJ、LFJ、DJJ、DFJ、1DQJ、FMJ、CJ、DGJ的狀態變化，為進路跟蹤和故障診斷提供原始數據。監測電路一般從控制臺表示燈取樣，經光耦模塊進入監測采集機再送入開入板。優先采樣按鈕繼電器的空接點，若無空接點，則采表示燈。因繼電器的不同，開關量采樣隔離方式有2種：有空接點的優先采樣空接點，無空接點的采樣繼電器線圈勵磁電壓，用專門設計的固態光耦模塊獲取開關量信息。開關量采集器隔離性能好，與信號設備只有一點接觸，不并接也不串接在設備中，不取設備的任何電流和電壓。因不取設備電源，對設備無任何影響。
電路中還采取了以下安全措施：一是用KZ 、KF 的表示燈必須經光電隔離；二是GJ、DGJF、LJJ、LFJ如沒有空接點必須經光電隔離。
4.7 電源屏電壓監測
4.7.1 輸入、輸出電源電壓監測。對電源屏各路輸入、輸出電源均進行監測，其中包括輸入電源斷電、斷序和相序。交流電壓傳感器采用了WB系列電磁隔離傳感器；直流電壓傳感器采用了WB系列光電調制隔離傳感器。它們都具有抗干擾能力強、精度高的特點。因所有輸入、輸出電壓較高，故均需經過熔斷器和高阻降壓后再接入電壓傳感器模塊，送入模入板，經選通后送至CPU進行A/D轉換實施監測。
4.7.2 兩路電源及一路瞬間斷電監測。對外電網2路輸入電源瞬間斷電的監測和2路切換后電源屏輸出電源斷電時間的測量，不但是對電力設備的有效監測，而且能對查找故障原因提供有力的證據。系統中，2路輸入、1路輸出3對電源在經高阻降壓后，輸入到專用的固態隔離模塊，一方面完成電氣隔離，另一方面把電壓信號轉換成開關信號。綜合采集機CPU按高速掃描方式監測開關量的狀態變化，當開關量消失或低電平持續時間超過100ms，認定輸入電源為斷電狀態，以描點的方式記錄斷電過程。
4.7.3 相序監測。輸入三相電源經相序識別電路，轉換為開關量，送入開關量輸入板。當相序正確，相序識別電路輸出高電平，反之輸出低電平。實際應用中，B相電壓高、燈光亮；C相電壓低、燈光暗。
5． 結論
總之，鐵路信號微機監測系統在我段信號設備中的應用，有利于設備管理和指導生產，有利于自我發展和自我完善，不斷提高設備質量和經濟效益，確保安全生產。
介紹了微機監測系統的主要功能、原理和在電務設備中的具體應用。該系統為電務現場人員提供日常維修、查找隱患、解決疑難問題的依據。
〖關鍵詞〗
必要性 功能 應用
1． 概述
鐵路信號微機監測是電務部門安全的“黑匣子”，是電務部門維修技術的重要突破，是電務設備實現“狀態修”的必要手段，也是信號技術向高安全、高可靠和網絡化、數字化、智能化發展的重要標志之一。長治北電務段于8月份正式投入TJWX--2000型鐵路信號微機監測系統。
2． 應用鐵路信號微機監測系統的必要性
長治北電務段西陽村車站，經常發生軌道電路閃紅光帶和瞬間停電，造成信號關閉故障。2000年全段電源轉換和軌道電路瞬間閃紅光帶共116件，西陽村22件，占19%；2001年1—7月份56件，西陽村9件，占16%。長治北電務段多次調查、分析、處理，均不能從根本上消除設備故障隱患。
鐵路微機監測系統能實時、動態、準確、量化地反映信號設備的運用質量、結合部設備狀態，并具有狀態信息儲存、重放、查詢和報警功能。當電氣特性超標或違章作業進行局部接點封連時均能按照等級及時報警。這對于防止違章作業，分析判斷故障，特別是對瞬間發生、時好時壞的“疑難雜癥”故障，或結合部難以界定的復雜故障的分析提供了重要的手段和依據。同時，由于對設備的運用狀態能做到“心中有數”，“超標報警”，超前防范，防范未然，能使設備運用質量始終處于受控狀態，科學地指導現場合理維修，避免“過剩修”或漏檢漏修。
3． TJWX--2000型鐵路微機監測系統功能簡介
3.1 模擬量在線監測。包括電源屏監測、電源對地漏泄電流監測、轉轍機監測、軌道電路監測、電纜絕緣監測、區間自動閉塞監測、部內電碼化監測。
3.2 開關量在線監測。對按鈕狀態、控制臺表示、功能型繼電器狀態實施監測。
3.3 其它監測內容。監測列車信號主燈絲斷絲，可按信號機架或架群報警；對組合架零層、組合側面以及控制臺的主副熔絲轉換裝置進行監測；記錄集中式區間信號機點燈、區間軌道電路占用狀態；站內電碼化發碼、傳輸繼電器狀態監測并記錄；道岔表示缺口、實際位置監測；并對道岔室內外表示不一致及電路中SJ第八組接點封連實施動態監測報警。
3.4 故障報警。一級報警涉及到行車安全的信息；二級報警為影響行車和設備正常工作的信息；三級報警為 設備電氣特性超標。
4． TJWX--2000型信號微機監測系統的應用
4.1 道岔監測
4.1.1 道岔動作電流監測。對道岔動作電流的測試采用WB系列穿心感應式電流傳感器（固態模塊）來完成。該型電流采樣模塊適合ZD—6型單機或雙機牽引道岔使用。監測道岔電流實際就是監測道岔轉換的起止時間，采集機通過采集1DQJ的落下接點狀態來監測道岔轉換起止時間，從而達到監測道岔電流的目的。由于1DQJ 沒有空閑接點，因此如果使用光電模塊，只能在半組接點上采集開關量，這樣不可避免會帶有電氣進入集中控制電源KZ。為確保故障—安全的原則，采用了穿心感應式電流采集模塊實現一次隔離，在采集機內模入板進行二次隔離，確保控制電源不出現在模塊外側。二是電流采集模塊就近安裝在道岔組合1DQJ后邊，配線盡可能短，以減少混電的可能。再組合選取動作電流回線穿過道岔電流取樣模塊，利用電磁感應原理獲得取樣電流，并將結果暫存在道岔采集機存儲器里，當站機發出命令索要數據時將一條完整的道岔電流曲線數據送出。通過對道岔動作電流的實時監測，可分析判斷道岔轉轍機的電氣特性、時間特性和機械特性。運用中常有幾組道岔同時動作，為區分每個轉轍機的工作狀態和動作電流，保證實時監測，本采集系統在每組道岔的動作回路中均串入WB電流傳感器進行實時監測。
4.1.2 道岔定位/反位表示監測。系統通過監測道岔定位/反位表示燈電路的繼電器接通條件，記錄道岔位置，描繪站場狀態。由于是在表示燈電路里采集繼電器接通條件，是開關量，必須經過衰耗隔離和光電隔離。2DQJ位置狀態用定位（或反位）來反映操作人員往定位扳動道岔（或往反位扳動道岔）的操作。由于2DQJ是極性保持繼電器，無空余接點，所以2DQJ位置狀態采樣使用光電探頭，套在繼電器外罩上，通過光電感應探測銜鐵位置來判斷繼電器狀態。它的優點是，采用高頻調制技術，利用2DQJ的2個不同位置雙輸出方式，保證了2DQJ采集的正確性，符合故障一安全技術。在實際施工中，考慮到方便調試，2DQJ的安裝采用了特殊的固定方式，一是采用雙指示燈顯示；二是用12V--15V直流電源為傳感器供電，不會造成與繼電器使用電源KZ（KF）24V的混電問題；三是傳感器采用接插方式連接，為現場施工帶來方便。
4.1.3 SJ第8組接點封連監測。道岔是否確實鎖閉，是行車安全的重大問題。在進路鎖閉的情況下，進路上有關的SJ已經落下，確保了道岔是在鎖閉狀態。但在某些特殊情況時（如人為違章或混電），在SJ 接點82與1DQJ線圈3之間存在KZ電源，說明該道岔實際上未被鎖閉，如不及時查出就會危及行車安全。為避免上述情況，在微機監測系統中，對SJ第8組接點進行動態監測，以確認道岔實際鎖閉情況。施工中用SJ 第7組后接點來證明該道岔是在鎖閉或解鎖的狀態，用SJ第8組前接點檢測道岔的鎖閉狀態。對于雙動道岔分別各設一套模塊電路來監測1SJ、2SJ的接點狀態。它的優點：一是每組道岔只增加1個采樣點；二是每組道岔都是獨立采樣，排除了各個道岔相互干擾的可能性；三是既不影響道岔的正常動作，又能正確檢查道岔是否被鎖閉。
4.2 電纜絕緣監測
信號電纜是電源和設備之間的連線，直接關系到信號聯鎖，必須對每一條電纜芯線的絕緣性能進行測試。由于電纜芯線數量多，只能一根一根的測試。系統借助測試由繼電器組成的樹型陣列接點開關，即繼電器多級選路網絡和互切電路，將每條電纜芯線順序、逐一地接入測試電路。具體做法是將特制的500V直流高壓加至電纜芯線上，每根電纜測試需要10s，將電纜芯線全程對地絕緣電阻轉換成相應的直流電壓值，送入A/D轉換器進行模數轉換和數據處理。由于電纜數量多，測試時間長，所以采取早晨定時（6：30）自動測試方法，并支持隨機人工啟動全測與單測。
4.3 電纜對地漏流監測
了解各電源線是否破損和漏電，及時發現線路故障消除設備隱患，對信號工區維修工作非常重要。為此，系統增加了電源對地漏流的監測。因電源屏輸出電源有交、直流之分，為提高測試精度，加裝了2個繼電器，針對不同的電源切換到不同的監測電路。測試電路中串入較大的保護電阻（1KΩ）和保護熔斷器，將取樣電壓信號量化轉成0--5V直流標準電壓，經綜合采集機模擬量輸入板送至CPU進行A/D轉換和數據處理。本監測系統與電纜絕緣監測共用1套測試繼電器組合，用1個繼電器（JAO）作為監測電纜絕緣和電源漏流的區分條件。電源屏各種輸出電源對地漏流的監測直接關系到安全生產，為此特別規定：電務人員只能在綜合“天窗”內進行人工啟動，自動測量。
4.4 熔絲斷絲及燈絲斷絲監測
根據現有電氣集中站機械室的熔絲報警設備，系統從機械室熔絲報警電路排架燈處，取出表示燈實時判別記錄條件（熔絲斷絲故障的排架位置），并通知值班人員處理。電路中的電源為直流12V。
系統還對全站的列車信號主燈絲狀態進行實時監測、記錄和報警。監測電路是嫁接在原燈絲斷絲報警電路中。為保證測試電路不影響原報警電路的正常工作，在室外加測試電阻并聯有二極管，由于二極管的單向導電性使得并聯的測試電阻不起作用，不影響原報警電路的特性。當主絲斷絲時，信號機燈絲轉換繼電器落下接點的開關量有效，將測試電阻串入監測電路，在燈絲測試板上產生一個直流取樣電壓 ，使采集機專設的燈絲報警繼電器吸起，斷開原報警電路，接通監測電路。當不同的信號燈主絲斷絲時，由于接入的測試電阻不同，產生不同的取樣電壓，采集機根據電壓數據值的不同確定哪架信號機主燈絲斷絲。實際應用中采用并聯形式，按信號機距信號樓的距離由近及遠，電阻從小到大，順序安裝。
4.5 25HZ相敏軌道電路監測
系統對受電端軌道電路繼電器線包兩端的交流電壓進行監測。通過實時監測接受電壓值的變化，反映軌道電路調整狀態和分路狀態的工作情況。為了不影響軌道電路的正常工作，從軌道測試盤上（即二元二位軌道繼電器3、4端子上）將軌道電壓引入軌道電壓采集機，用WB系列交流電壓傳感器進行監測。這種傳感器應用電磁隔離原理制成，隔離性能好，工作電源12V，對軌道電路的工作沒有影響。
4.6 開關量監測
實時對控制臺、人工解鎖按鈕盤全部按鈕的操作，記錄下控制臺盤面上進路、閉塞主要設備以及行車運行等表示信息，并跟蹤LJJ、LFJ、DJJ、DFJ、1DQJ、FMJ、CJ、DGJ的狀態變化，為進路跟蹤和故障診斷提供原始數據。監測電路一般從控制臺表示燈取樣，經光耦模塊進入監測采集機再送入開入板。優先采樣按鈕繼電器的空接點，若無空接點，則采表示燈。因繼電器的不同，開關量采樣隔離方式有2種：有空接點的優先采樣空接點，無空接點的采樣繼電器線圈勵磁電壓，用專門設計的固態光耦模塊獲取開關量信息。開關量采集器隔離性能好，與信號設備只有一點接觸，不并接也不串接在設備中，不取設備的任何電流和電壓。因不取設備電源，對設備無任何影響。
電路中還采取了以下安全措施：一是用KZ 、KF 的表示燈必須經光電隔離；二是GJ、DGJF、LJJ、LFJ如沒有空接點必須經光電隔離。
4.7 電源屏電壓監測
4.7.1 輸入、輸出電源電壓監測。對電源屏各路輸入、輸出電源均進行監測，其中包括輸入電源斷電、斷序和相序。交流電壓傳感器采用了WB系列電磁隔離傳感器；直流電壓傳感器采用了WB系列光電調制隔離傳感器。它們都具有抗干擾能力強、精度高的特點。因所有輸入、輸出電壓較高，故均需經過熔斷器和高阻降壓后再接入電壓傳感器模塊，送入模入板，經選通后送至CPU進行A/D轉換實施監測。
4.7.2 兩路電源及一路瞬間斷電監測。對外電網2路輸入電源瞬間斷電的監測和2路切換后電源屏輸出電源斷電時間的測量，不但是對電力設備的有效監測，而且能對查找故障原因提供有力的證據。系統中，2路輸入、1路輸出3對電源在經高阻降壓后，輸入到專用的固態隔離模塊，一方面完成電氣隔離，另一方面把電壓信號轉換成開關信號。綜合采集機CPU按高速掃描方式監測開關量的狀態變化，當開關量消失或低電平持續時間超過100ms，認定輸入電源為斷電狀態，以描點的方式記錄斷電過程。
4.7.3 相序監測。輸入三相電源經相序識別電路，轉換為開關量，送入開關量輸入板。當相序正確，相序識別電路輸出高電平，反之輸出低電平。實際應用中，B相電壓高、燈光亮；C相電壓低、燈光暗。
5． 結論
總之，鐵路信號微機監測系統在我段信號設備中的應用，有利于設備管理和指導生產，有利于自我發展和自我完善，不斷提高設備質量和經濟效益，確保安全生產。
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