TJWX—2000型铁路微机监测系统在电务设备中的应用
〖摘要〗
介绍了微机监测系统的主要功能、原理和在电务设备中的具体应用。该系统为电务现场人员提供日常维修、查找隐患、解决疑难问题的依据。
〖关键词〗
必要性 功能 应用
1． 概述
铁路信号微机监测是电务部门安全的“黑匣子”，是电务部门维修技术的重要突破，是电务设备实现“状态修”的必要手段，也是信号技术向高安全、高可靠和网络化、数字化、智能化发展的重要标志之一。长治北电务段于8月份正式投入TJWX--2000型铁路信号微机监测系统。
2． 应用铁路信号微机监测系统的必要性
长治北电务段西阳村车站，经常发生轨道电路闪红光带和瞬间停电，造成信号关闭故障。2000年全段电源转换和轨道电路瞬间闪红光带共116件，西阳村22件，占19%；2001年1—7月份56件，西阳村9件，占16%。长治北电务段多次调查、分析、处理，均不能从根本上消除设备故障隐患。
铁路微机监测系统能实时、动态、准确、量化地反映信号设备的运用质量、结合部设备状态，并具有状态信息储存、重放、查询和报警功能。当电气特性超标或违章作业进行局部接点封连时均能按照等级及时报警。这对于防止违章作业，分析判断故障，特别是对瞬间发生、时好时坏的“疑难杂症”故障，或结合部难以界定的复杂故障的分析提供了重要的手段和依据。同时，由于对设备的运用状态能做到“心中有数”，“超标报警”，超前防范，防范未然，能使设备运用质量始终处于受控状态，科学地指导现场合理维修，避免“过剩修”或漏检漏修。
3． TJWX--2000型铁路微机监测系统功能简介
3.1 模拟量在线监测。包括电源屏监测、电源对地漏泄电流监测、转辙机监测、轨道电路监测、电缆绝缘监测、区间自动闭塞监测、部内电码化监测。
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施监测。
3.3 其它监测内容。监测列车信号主灯丝断丝，可按信号机架或架群报警；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；记录集中式区间信号机点灯、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、实际位置监测；并对道岔室内外表示不一致及电路中SJ第八组接点封连实施动态监测报警。
3.4 故障报警。一级报警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． TJWX--2000型信号微机监测系统的应用
4.1 道岔监测
4.1.1 道岔动作电流监测。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）来完成。该型电流采样模块适合ZD—6型单机或双机牵引道岔使用。监测道岔电流实际就是监测道岔转换的起止时间，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，从而达到监测道岔电流的目的。由于1DQJ 没有空闲接点，因此如果使用光电模块，只能在半组接点上采集开关量，这样不可避免会带有电气进入集中控制电源KZ。为确保故障—安全的原则，采用了穿心感应式电流采集模块实现一次隔离，在采集机内模入板进行二次隔离，确保控制电源不出现在模块外侧。二是电流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。再组合选取动作电流回线穿过道岔电流取样模块，利用电磁感应原理获得取样电流，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。通过对道岔动作电流的实时监测，可分析判断道岔转辙机的电气特性、时间特性和机械特性。运用中常有几组道岔同时动作，为区分每个转辙机的工作状态和动作电流，保证实时监测，本采集系统在每组道岔的动作回路中均串入WB电流传感器进行实时监测。
4.1.2 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继电器接通条件，是开关量，必须经过衰耗隔离和光电隔离。2DQJ位置状态用定位（或反位）来反映操作人员往定位扳动道岔（或往反位扳动道岔）的操作。由于2DQJ是极性保持继电器，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，通过光电感应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，利用2DQJ的2个不同位置双输出方式，保证了2DQJ采集的正确性，符合故障一安全技术。在实际施工中，考虑到方便调试，2DQJ的安装采用了特殊的固定方式，一是采用双指示灯显示；二是用12V--15V直流电源为传感器供电，不会造成与继电器使用电源KZ（KF）24V的混电问题；三是传感器采用接插方式连接，为现场施工带来方便。
4.1.3 SJ第8组接点封连监测。道岔是否确实锁闭，是行车安全的重大问题。在进路锁闭的情况下，进路上有关的SJ已经落下，确保了道岔是在锁闭状态。但在某些特殊情况时（如人为违章或混电），在SJ 接点82与1DQJ线圈3之间存在KZ电源，说明该道岔实际上未被锁闭，如不及时查出就会危及行车安全。为避免上述情况，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或解锁的状态，用SJ第8组前接点检测道岔的锁闭状态。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，排除了各个道岔相互干扰的可能性；三是既不影响道岔的正常动作，又能正确检查道岔是否被锁闭。
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，必须对每一条电缆芯线的绝缘性能进行测试。由于电缆芯线数量多，只能一根一根的测试。系统借助测试由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，将每条电缆芯线顺序、逐一地接入测试电路。具体做法是将特制的500V直流高压加至电缆芯线上，每根电缆测试需要10s，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转换器进行模数转换和数据处理。由于电缆数量多，测试时间长，所以采取早晨定时（6：30）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
了解各电源线是否破损和漏电，及时发现线路故障消除设备隐患，对信号工区维修工作非常重要。为此，系统增加了电源对地漏流的监测。因电源屏输出电源有交、直流之分，为提高测试精度，加装了2个继电器，针对不同的电源切换到不同的监测电路。测试电路中串入较大的保护电阻（1KΩ）和保护熔断器，将取样电压信号量化转成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。本监测系统与电缆绝缘监测共用1套测试继电器组合，用1个继电器（JAO）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直接关系到安全生产，为此特别规定：电务人员只能在综合“天窗”内进行人工启动，自动测量。
4.4 熔丝断丝及灯丝断丝监测
根据现有电气集中站机械室的熔丝报警设备，系统从机械室熔丝报警电路排架灯处，取出表示灯实时判别记录条件（熔丝断丝故障的排架位置），并通知值班人员处理。电路中的电源为直流12V。
系统还对全站的列车信号主灯丝状态进行实时监测、记录和报警。监测电路是嫁接在原灯丝断丝报警电路中。为保证测试电路不影响原报警电路的正常工作，在室外加测试电阻并联有二极管，由于二极管的单向导电性使得并联的测试电阻不起作用，不影响原报警电路的特性。当主丝断丝时，信号机灯丝转换继电器落下接点的开关量有效，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。实际应用中采用并联形式，按信号机距信号楼的距离由近及远，电阻从小到大，顺序安装。
4.5 25HZ相敏轨道电路监测
系统对受电端轨道电路继电器线包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，反映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（即二元二位轨道继电器3、4端子上）将轨道电压引入轨道电压采集机，用WB系列交流电压传感器进行监测。这种传感器应用电磁隔离原理制成，隔离性能好，工作电源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，记录下控制台盘面上进路、闭塞主要设备以及行车运行等表示信息，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。优先采样按钮继电器的空接点，若无空接点，则采表示灯。因继电器的不同，开关量采样隔离方式有2种：有空接点的优先采样空接点，无空接点的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，与信号设备只有一点接触，不并接也不串接在设备中，不取设备的任何电流和电压。因不取设备电源，对设备无任何影响。
电路中还采取了以下安全措施：一是用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。
4.7 电源屏电压监测
4.7.1 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、断序和相序。交流电压传感器采用了WB系列电磁隔离传感器；直流电压传感器采用了WB系列光电调制隔离传感器。它们都具有抗干扰能力强、精度高的特点。因所有输入、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。
4.7.2 两路电源及一路瞬间断电监测。对外电网2路输入电源瞬间断电的监测和2路切换后电源屏输出电源断电时间的测量，不但是对电力设备的有效监测，而且能对查找故障原因提供有力的证据。系统中，2路输入、1路输出3对电源在经高阻降压后，输入到专用的固态隔离模块，一方面完成电气隔离，另一方面把电压信号转换成开关信号。综合采集机CPU按高速扫描方式监测开关量的状态变化，当开关量消失或低电平持续时间超过100ms，认定输入电源为断电状态，以描点的方式记录断电过程。
4.7.3 相序监测。输入三相电源经相序识别电路，转换为开关量，送入开关量输入板。当相序正确，相序识别电路输出高电平，反之输出低电平。实际应用中，B相电压高、灯光亮；C相电压低、灯光暗。
5． 结论
总之，铁路信号微机监测系统在我段信号设备中的应用，有利于设备管理和指导生产，有利于自我发展和自我完善，不断提高设备质量和经济效益，确保安全生产。
介绍了微机监测系统的主要功能、原理和在电务设备中的具体应用。该系统为电务现场人员提供日常维修、查找隐患、解决疑难问题的依据。
〖关键词〗
必要性 功能 应用
1． 概述
铁路信号微机监测是电务部门安全的“黑匣子”，是电务部门维修技术的重要突破，是电务设备实现“状态修”的必要手段，也是信号技术向高安全、高可靠和网络化、数字化、智能化发展的重要标志之一。长治北电务段于8月份正式投入TJWX--2000型铁路信号微机监测系统。
2． 应用铁路信号微机监测系统的必要性
长治北电务段西阳村车站，经常发生轨道电路闪红光带和瞬间停电，造成信号关闭故障。2000年全段电源转换和轨道电路瞬间闪红光带共116件，西阳村22件，占19%；2001年1—7月份56件，西阳村9件，占16%。长治北电务段多次调查、分析、处理，均不能从根本上消除设备故障隐患。
铁路微机监测系统能实时、动态、准确、量化地反映信号设备的运用质量、结合部设备状态，并具有状态信息储存、重放、查询和报警功能。当电气特性超标或违章作业进行局部接点封连时均能按照等级及时报警。这对于防止违章作业，分析判断故障，特别是对瞬间发生、时好时坏的“疑难杂症”故障，或结合部难以界定的复杂故障的分析提供了重要的手段和依据。同时，由于对设备的运用状态能做到“心中有数”，“超标报警”，超前防范，防范未然，能使设备运用质量始终处于受控状态，科学地指导现场合理维修，避免“过剩修”或漏检漏修。
3． TJWX--2000型铁路微机监测系统功能简介
3.1 模拟量在线监测。包括电源屏监测、电源对地漏泄电流监测、转辙机监测、轨道电路监测、电缆绝缘监测、区间自动闭塞监测、部内电码化监测。
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施监测。
3.3 其它监测内容。监测列车信号主灯丝断丝，可按信号机架或架群报警；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；记录集中式区间信号机点灯、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、实际位置监测；并对道岔室内外表示不一致及电路中SJ第八组接点封连实施动态监测报警。
3.4 故障报警。一级报警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． TJWX--2000型信号微机监测系统的应用
4.1 道岔监测
4.1.1 道岔动作电流监测。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）来完成。该型电流采样模块适合ZD—6型单机或双机牵引道岔使用。监测道岔电流实际就是监测道岔转换的起止时间，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，从而达到监测道岔电流的目的。由于1DQJ 没有空闲接点，因此如果使用光电模块，只能在半组接点上采集开关量，这样不可避免会带有电气进入集中控制电源KZ。为确保故障—安全的原则，采用了穿心感应式电流采集模块实现一次隔离，在采集机内模入板进行二次隔离，确保控制电源不出现在模块外侧。二是电流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。再组合选取动作电流回线穿过道岔电流取样模块，利用电磁感应原理获得取样电流，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。通过对道岔动作电流的实时监测，可分析判断道岔转辙机的电气特性、时间特性和机械特性。运用中常有几组道岔同时动作，为区分每个转辙机的工作状态和动作电流，保证实时监测，本采集系统在每组道岔的动作回路中均串入WB电流传感器进行实时监测。
4.1.2 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继电器接通条件，是开关量，必须经过衰耗隔离和光电隔离。2DQJ位置状态用定位（或反位）来反映操作人员往定位扳动道岔（或往反位扳动道岔）的操作。由于2DQJ是极性保持继电器，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，通过光电感应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，利用2DQJ的2个不同位置双输出方式，保证了2DQJ采集的正确性，符合故障一安全技术。在实际施工中，考虑到方便调试，2DQJ的安装采用了特殊的固定方式，一是采用双指示灯显示；二是用12V--15V直流电源为传感器供电，不会造成与继电器使用电源KZ（KF）24V的混电问题；三是传感器采用接插方式连接，为现场施工带来方便。
4.1.3 SJ第8组接点封连监测。道岔是否确实锁闭，是行车安全的重大问题。在进路锁闭的情况下，进路上有关的SJ已经落下，确保了道岔是在锁闭状态。但在某些特殊情况时（如人为违章或混电），在SJ 接点82与1DQJ线圈3之间存在KZ电源，说明该道岔实际上未被锁闭，如不及时查出就会危及行车安全。为避免上述情况，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或解锁的状态，用SJ第8组前接点检测道岔的锁闭状态。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，排除了各个道岔相互干扰的可能性；三是既不影响道岔的正常动作，又能正确检查道岔是否被锁闭。
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，必须对每一条电缆芯线的绝缘性能进行测试。由于电缆芯线数量多，只能一根一根的测试。系统借助测试由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，将每条电缆芯线顺序、逐一地接入测试电路。具体做法是将特制的500V直流高压加至电缆芯线上，每根电缆测试需要10s，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转换器进行模数转换和数据处理。由于电缆数量多，测试时间长，所以采取早晨定时（6：30）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
了解各电源线是否破损和漏电，及时发现线路故障消除设备隐患，对信号工区维修工作非常重要。为此，系统增加了电源对地漏流的监测。因电源屏输出电源有交、直流之分，为提高测试精度，加装了2个继电器，针对不同的电源切换到不同的监测电路。测试电路中串入较大的保护电阻（1KΩ）和保护熔断器，将取样电压信号量化转成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。本监测系统与电缆绝缘监测共用1套测试继电器组合，用1个继电器（JAO）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直接关系到安全生产，为此特别规定：电务人员只能在综合“天窗”内进行人工启动，自动测量。
4.4 熔丝断丝及灯丝断丝监测
根据现有电气集中站机械室的熔丝报警设备，系统从机械室熔丝报警电路排架灯处，取出表示灯实时判别记录条件（熔丝断丝故障的排架位置），并通知值班人员处理。电路中的电源为直流12V。
系统还对全站的列车信号主灯丝状态进行实时监测、记录和报警。监测电路是嫁接在原灯丝断丝报警电路中。为保证测试电路不影响原报警电路的正常工作，在室外加测试电阻并联有二极管，由于二极管的单向导电性使得并联的测试电阻不起作用，不影响原报警电路的特性。当主丝断丝时，信号机灯丝转换继电器落下接点的开关量有效，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。实际应用中采用并联形式，按信号机距信号楼的距离由近及远，电阻从小到大，顺序安装。
4.5 25HZ相敏轨道电路监测
系统对受电端轨道电路继电器线包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，反映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（即二元二位轨道继电器3、4端子上）将轨道电压引入轨道电压采集机，用WB系列交流电压传感器进行监测。这种传感器应用电磁隔离原理制成，隔离性能好，工作电源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，记录下控制台盘面上进路、闭塞主要设备以及行车运行等表示信息，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。优先采样按钮继电器的空接点，若无空接点，则采表示灯。因继电器的不同，开关量采样隔离方式有2种：有空接点的优先采样空接点，无空接点的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，与信号设备只有一点接触，不并接也不串接在设备中，不取设备的任何电流和电压。因不取设备电源，对设备无任何影响。
电路中还采取了以下安全措施：一是用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。
4.7 电源屏电压监测
4.7.1 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、断序和相序。交流电压传感器采用了WB系列电磁隔离传感器；直流电压传感器采用了WB系列光电调制隔离传感器。它们都具有抗干扰能力强、精度高的特点。因所有输入、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。
4.7.2 两路电源及一路瞬间断电监测。对外电网2路输入电源瞬间断电的监测和2路切换后电源屏输出电源断电时间的测量，不但是对电力设备的有效监测，而且能对查找故障原因提供有力的证据。系统中，2路输入、1路输出3对电源在经高阻降压后，输入到专用的固态隔离模块，一方面完成电气隔离，另一方面把电压信号转换成开关信号。综合采集机CPU按高速扫描方式监测开关量的状态变化，当开关量消失或低电平持续时间超过100ms，认定输入电源为断电状态，以描点的方式记录断电过程。
4.7.3 相序监测。输入三相电源经相序识别电路，转换为开关量，送入开关量输入板。当相序正确，相序识别电路输出高电平，反之输出低电平。实际应用中，B相电压高、灯光亮；C相电压低、灯光暗。
5． 结论
总之，铁路信号微机监测系统在我段信号设备中的应用，有利于设备管理和指导生产，有利于自我发展和自我完善，不断提高设备质量和经济效益，确保安全生产。
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