铁路信号与微机监测的运用.docx

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铁路信号与微机监测的运用

题目：

铁路信号与微机监测的运用

专业：

自动化（铁路信号）

学号：

10824502

姓名：

叶奇伟

指导教师：

邹喜华

学习中心：

南昌铁路局学习中心

西南交通大学

网络教育学院

年月日

毕业论文任务书

班级自动化（铁路信号）15班学生姓名叶奇伟

学号10824502

开题日期：

年月日完成日期：

年月日

题目铁路信号与微机监测的运用

1、本论文的目的、意义铁路TJWX-2000型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。

信号微机监测系统是铁路运输的重要行车设备，它能实时将信号设备运用状态，各种电气特性反映出来，并能对以前的数据进行调阅。

科学指导设备维修，及时发现设备问题隐患，预防信号故障发生及发生故障时能提供指导，为保证铁路运输安全做出了重要贡献。

因此铁路电务部门必须了解和掌握微机监测的构成和功能，通过分析故障原因找出正确的处理方法，及时恢复设备的正常运用，确保行车安全和运输安全适应铁路高效快速发展，本文主要通过对微机监测系统常见的故障的分析处理列出切实可行的处理方法，从而提高故障处理效率。

2、学生应完成的任务

第一步：

在全面掌握有关理论的基础上积极着手收集资料，拟定该论文大纲；

第二步：

依据指导老师修改后的论文提纲撰写论文；

第三步：

向指导老师提交论文初稿；

第四步：

依据老师的指导对论文进行反复修改；

第五步：

论文定稿并对论文进行装订；

第六步：

对论文答辩进行准备。

3、论文各部分内容及时间分配：

（共10周）

第一部分熟练课题，收集、整理课题相关资料（1周）

第二部分微机监测道岔电流曲线实际应用（5周）

第三部分微机监测25HZ相敏轨道电路电流曲线实际应用（1周）

第四部分信号机灯丝断丝的监测应用（2周）

第五部分论文评阅（1周）

评阅或答辩（）

4、参考文献

[1]赵相荣。

《TJWX2000信号微机监测系统》》。

北京：

中国铁道出版社，2006.05

[2]林瑜筠。

《铁路信号新技术概论》。

北京：

中国铁道出版社，2007.09

[3]张轮。

《现代交通信息网络与通信技术》。

上海：

同济大学出版社，2007。

09

[4]石定宇。

《铁道概论（修订版）》。

成都：

西南交通大学出版社。

2000.09

备注

指导教师：

年月日

审批人：

年月日

诚信承诺

一、本论文是本人独立完成；

二、本论文没有任何抄袭行为；

三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消

本人答辩（评阅）资格。

　　　　　　　　　　　　　　　承诺人（钢笔填写）：

年　　月　　日

目录

摘要-----------------------------------------------------------------1

第1章绪论------------------------------------------------------------2

第2章道岔监测--------------------------------------------------------3

2.1利用道岔电流监测的基本原理--------------------------------------3

2.2道岔曲线的意义--------------------------------------------------9

2.3利用道岔曲线判断道岔故障减少延时--------------------------------10

第3章分析监测曲线维护25HZ相敏轨道电路-------------------------------11

3.1及时消除轨道电路故障隐患----------------------------------------11

3.2利用微机监测、缩短故障延时--------------------------------------11

3.3轨道红光带的分析------------------------------------------------12

3.4轨道时好时坏的故障查找------------------------------------------12

第4章信号机灯丝断丝的监测---------------------------------------13

4.1监测原理--------------------------------------------------------13

4.2通过微机数据的监测实现设备误报或错误报警------------------------15

4.3微机监测灯丝报警误报错报分析------------------------------------16

4.4微机监测灯丝报警误报错报解决办法--------------------------------17

结束语---------------------------------------------------------------18

致谢辞---------------------------------------------------------------19

参考文献---------------------------------------------------------------20

摘要

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。

信号微机监测系统是铁路装备现代化的重要组成部分。

它把现代最新技术，如传感器、现场总线、计算机网络通信、数据库及软件工程等技术，融为一体，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。

同时，系统还具有数据逻辑判断功能，当信号设备的工作情况偏离预定界限或出现异常时及时报警，避免因设备故障或违章操作影响列车的安全、正点运行。

信号微机监测系统是铁路装站6502电气集中系统。

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。

如何对微机监测的数据进行正确的分析，充分发挥微机监测的强大功能，尽早发现设备隐患，指导故障处理，压缩故障延时，是我们当前每一个电务职工备现代化的重要组成部分。

信号微机监测系统是由铁道部、铁路局、铁路分局上层监测设备和电务段、车间（领工区）、车站基层监测设备组成的，监测本单位管辖内各车站信号设备运行状态的网络系统。

信号微机监测系统应用计算机和信息采集机实时监测各种信号设备。

该设备存录的大量现场数据对分析事故原因，有很大的帮助。

可以分析事故当时的设备状况，操作人员操作程序，总结设备安全操作的经验。

所以信号微机监测系统称为电务系统的“黑匣子”。

信号微机监测系统主要检测对象是车必须撑握的技能。

第1章绪论

随着铁路建设的快速发展，信号微机监测系统是铁路运输的重要行车设备。

信号微机监测系统是保证行车安全、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。

信号微机监测系统把现代最新技术，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举依据。

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。

它能实时将信号设备运用状态，各种电气特性反映出来，并能对以前的数据进行调阅。

科学指导设备维修，及时发现设备问题隐患，预防信号故障发生及发生故障时能提供指导，为保证铁路运输安全做出了重要贡献。

如何对微机监测的数据进行正确的分析，充分发挥微机监测的强大功能，尽早发现设备隐患，指导故障处理，压缩故障延时，是我们当前每一个电务职工必须撑握的技能。

分析微机监测数据、曲线，可以及时发现道岔使用中的隐患及故障，为快速处理故障提供有利条件。

下面就日常维护和故障处理中积累的一些经验总结如下，和大家共同探讨。

第2章道岔监测

道岔监测是实现道岔动作电流曲线原始数据的跟踪采集；监测道岔启动继电器1DQJ、2DCQJ和道岔定、反位表示继电器DBJ/FBJ的状态；以及SJ第八接点的动态监测；完成道岔动作、实际位置与表示状态的校核；记录道岔转换时间及动作次数、判断道岔转辙机故障的重要手段。

道岔动作电流曲线是反映道岔运用质量的一个重要指标。

日常微机监测数据调看时，应对每组道岔的动作电流曲线详细调看，对照参考曲线对比、分析，以便随时掌握道岔的电气特性、时间特性和机械特性，及时发现道岔转换过程中存在的不良反映，对预防故障发生和消除不良隐患有着不可替代的作用。

2.1利用道岔电流监测的基本原理

2.1.1道岔动作电流的监测

（1）监测点

直流电动转辙机在分线盘或组合选取动作电流回线，三相交流电动转辙机在组合后面选取A、B、C三相动作线。

采用开口式道岔动作电流采样模块，利用霍尔原理获得采样电流。

（2）道岔动作电流采样模块

对道岔动作电流的测试，采用穿心感应式电流传感器，可监测10A以内的交、直流电流。

这种传感器采用了线性双补偿霍尔原理，隔离彻底、响应快、耐冲击，0～20mA电流源通过采样电阻输出0～5V标准电压。

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，采集系统要求在每组道岔的动作回路中均串入该传感器。

传感器采用固态模块，采样信号整理放大电路集成在模块里。

①直流采样模块

直流采样模块主要用于ZD—6型电动转辙机动作电流隔离采样。

模块为开口模块，中间为穿线孔，外型俯视图如图4—13所示。

穿线有方向性，穿3圈。

直流采样模块可用环氧树脂全封闭封装后，分散直接安装在道岔组合后面；亦可以集中放置在道岔传感器箱内，每箱容纳16组道岔传感器模块。

传感器箱安装在分线盘附近的墙上。

②三相交流采样模块

三相交流采样模块主要用于提速道岔三相交流电动转辙机动作电流隔离采样，模块外型俯视图如图1—1所示。

穿线无方向性，穿2圈。

。

直流采样模块

三相交流采样模块

图1—1

三相交流采样模块为分散安装，将模块用树脂全封闭就近安装在提速组合里，断相保护器DBQ后面。

A、B、C三相动作线分别对应穿入3个孔。

（3）道岔动作电流监测原理

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。

对道岔电流的测试是由道岔采集机完成的。

直流电动转辙机动作电流监测原理框图如图4—15所示。

将道岔动作电路回线穿入电流采样模块圆孔，隔离采集道岔动作电流。

再将采样信号运算放大、精密整流、再运算放大，整理转换成0～5V的标准电压，送入道岔采集机模拟量输入板，经选通送至CPU进行A/D转换。

再将转换后的数字信号（即电流曲线的数据）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往站机处理。

同样，三相交流采样模块采集到三相电动转辙机动作电流后，每相采样电流都经过放大、整流、再放大，转换成三路a、b、c（分别对应三相A、B、C）动作电流的0～5V直流标准电压，送入道岔采集机模拟量输入板，分别经过选通送至CPU进行A/D转换。

再将转换后的数据量暂存采集机，当站机索要数据时将完整电流曲线的数据送往站机。

2.1.2DQJ接点的监测

道岔转换时才会有动作电流，要监测道岔电流就必须监测道岔转换的起止时间。

道岔采集机是通过采集1DQJ的落下接点状态来监测道岔转换起止时间的

。

图1—2

1DQJ的接点是开关量，并且1DQJ没有空闲接点，因此只能用开关量采集器在半组空接点（半组落下空接点）上采集开关量。

开关量采集器隔离性能好，和信号设备只有一点接触，不并接也不串接在设备中，因此不取设备的任何电流和电压，对设备无任何影响。

开关量采集器就近安装在道岔组合1DQJ继电器后边，使配线尽可能短，以减少混线的可能。

原理图如图1—2所示。

2.1.3道岔定位/反位表示信息的采集

信号设备中是以控制台道岔定位/反位表示灯来表示室外道岔位置的。

TJWX—2000型微机监测系统就是通过监测道岔定位/反位表示灯电路的继电器接通条件，记录道岔位置、描绘站场状态的。

由于是在表示灯电路里采集条件，是开关量，所以必须经过电阻衰耗隔离和光电隔离。

采集电路如图1—17所示。

4.2DQJ位置状态的监测

2DQJ继电器是极性保持继电器，有两个极性位置，只有在操纵时才会变位。

通过监测2DQJ继电器位置状态在定位位置（或在反位位置）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。

图1—3

对继电器状态的采样，一般仍采继电器空余接点。

但是2DQJ是极性保持继电器，无空余接点。

只有利用光电原理监测继电器的衔铁位置，这样既不影响继电电路的正常工作，又达到采集2DQJ继电器位置状态的目的。

图1—4

2DQJ位置状态采样使用采集器。

它套在继电器外罩上，通过光电感应探测衔铁位置来判断继电器状态，采用双输出方式。

如图1—4所示。

图1—4中，左边两个光电器件都处于导通发光状态。

当衔铁在定位位置时（即定位接点闭合），由于衔铁挡住了定位位置光的通路，使得绿线输出1，黄线输出0。

反之，当衔铁在反位置时（即反位接点闭合），使得绿线输出0，黄线输出1。

2DQJ采集器具有如下特点：

A.采用高频调制技术。

既解决了外界光线对信号采集的影响，同时对2DQJ继电器的透明程度没有特殊要求。

B.采用故障一安全技术，确保采集的准确性。

采用双输出方式，分别代表2DQJ继电器的两个不同位置，保证了2DQJ继电器位置采集的正确性。

（1）当采集器故障或采集器安装位置不正确时，输出“11”信号，即绿、黄线均有输出。

（2）当道岔在定位时，输出“10”信号，即只有绿线有输出。

（3）当道岔在反位时，输出“01”信号，即只有黄线有输出。

（4）当采集器供电电源故障或没电时，输出“00”信号，即绿、黄线均没有输出。

C.采用设计新颖、实用的外形结构。

根据2DQJ继电器的特点，考虑到安装方便、调试简单的需要，设计出图4—18所示结构。

它采用了特殊的固定方式，为准确采集2DQJ继电器的位置提供了保证。

D.采用双指示灯显示，为安装、调试、维修提供正确显示，安装、调试时不需要任何调试仪器。

E.采用12～15V直流供电电源，不会造成继电器使用电源KZ（KF）24V的混电问题。

F.采用接插方式连接，为现场施工和更换2DQJ继电器带来方便。

5.SJ第8组接点封连的监测

在排列进路后，道岔是否确实锁闭，是一个有关行车安全的重大问题。

在进路锁闭的情况下，进路上有关的锁闭继电器SJ已经落下，此时进路上各有关道岔已被锁闭，即道岔控制电路中，由于SJ第8组前接点断开，1DQJ的3—4线圈断电，在SJ吸起前，1DQJ不可能再动作，从而确保道岔是在锁闭状态。

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电源时，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。

为了避免上述情况产生，拟在微机监测系统中，对道岔控制电路中的SJ第8组接点进行动态监测，以确认道岔实际锁闭的情况。

具体方案有两个：

（1）SJ第7组接点空闲时

当SJ第7组接点空闲时，采样方法如图1—5（a）所示。

图1—5

一根线接在SJ接点82与1DQJ线圈3端子之间，另一根线接SJ接点73，另在SJ接点71处接一个电源KF。

而光电隔离器的输出端，一根线接至道岔采集机，作为信息输出线，一根线接+12V正电源（由同一个道岔采集机供出），每组道岔（双动道岔

算一组）单独设一个光电隔离器。

平时，SJ吸起，道岔处于解锁状态，IN+有KZ电源，但IN-无KF电源，光电隔离器的输入端是断开的，因此光电隔离器无输出，不影响道岔的正常动作。

而当道岔处在被锁闭状态时，由于SJ的第8组前接点断开，IN+无KZ电源，IN-有KF电源，光电隔离器的输入端仍然是断开的，输出端仍然没有输出，所以也不影响道岔的锁闭状态。

但在出现特殊情况时，与该道岔有关的SJ已经落下，但该道岔控制电路IN+有KZ电源（无论什么原因），而IN-由于SJ落下有KF电源存在，此时对光电隔离器的输入端构成回路，因此光电隔离器输出端有信息输出送至道岔采集机。

道岔采集机检测到这个信息后，判定道岔应被锁闭，但实际未锁闭，系统立即报警。

2.2道岔曲线的意义

道岔设备故障是电务比较常见的故障之一，因为在生产中占故障的30%左右，所以利用微机监测对工作状态监控，道岔故障的预防和处理指导有着重要的作用。

道岔设备由于受到列车运行、工务道床、轨距的变化等直接影响，及气候的变化极易出现病害和故障。

有了微机监测后，我们可以从道岔电流曲线及时的了解各站的道岔运用情况。

一条道岔电流曲线包括有：

解锁电流、工作电流、锁闭电流、摩擦电流、动作时间等曲线组成如下图（图2-1）：

图2-1道岔电流曲线图

当发现曲线异常时，应当将参考曲线调出与之对比，当启动时的瞬间电流偏高即解锁电流偏高时，说明道岔在当前位置偏重，容易造成道岔空转而无法解锁。

如道岔在锁闭前电流比正常的高（如上图右边曲线），有可能为相应位置的偏重或是尖轨有反弹、有磨卡等问题。

应及时通知人员前往检查，查找原因，把故障隐患排除。

当道岔在操纵过程中整条曲线偏高时，可能为道床沙子多清扫不良等原因，应及时通知电务清扫员清扫道岔。

2.3利用道岔曲线判断道岔故障减少延时

如何利用道岔曲线判断道岔故障减少延时。

道岔故障分为启动故障和表示故障。

在没有微机监测前，道岔故障时只能电话向车站值班员了解情况，而故障时车站的正常行车受到影响，值班员的工作比较忙，我们了解的信息有限，严重的影响我们对故障设备情况的了解，使故障处理处于被动。

现在有了监测设备，我们可以远程调阅故障时的情况。

通过道岔曲线我们可以得知道岔的动作情况。

下面以某站1#道岔反位无表示为例进行分析。

当电务值班人员接到故障通知后，应立即通知楼外人员前往处理。

并及时调阅出当时的道岔曲线（如下图2-2）进行故障分析。

通过曲线可以看出道岔由定到反位时启动电流、

图2-2道岔电流曲线图

工作电流均正常，道岔密帖锁闭前电流高，说明道锁闭前受到卡阻而空转。

到第五秒后电流回零，说明自动开闭器已断开启动电路，但未能接能表示电路。

综合分析：

故障原因应是道床不稳造成轨距变化而导致尖轨密帖时强度过大；或是尖轨与基本轨间卡有碎石等异物。

同时道岔的表示杆缺口调整也有一定的偏差。

调阅发现的情况，应及时通知赶往处理故障的人员。

让故障处理人员及时掌握故障性质，做好对故障处理前的预想，尽快将故障处理。

第三章分析监测曲线维护25HZ相敏轨道电路

25HZ相敏轨道电路故障一直是困扰电务系统的一大难题，如果能把此类故障压缩到最低限度，电务系统的信号故障将减少30%左右。

铁路信号微机监测系统通过对模拟量和开关量的实时采集，生产各种模拟量曲线和报表，实现了人为操作、设备动作、电气参数的事后查询带来了极大方便。

分析微机监测数据、曲线，可以及时消除轨道电路故障隐患，为快速处理故障提供有利条件。

3.1及时消除轨道电路故障隐患

通常情况下，故障的发生都有一个由量变到质变的变化过程，到未发生质变之前，可以通过轨道日曲线和月曲线，发现电压变化和曲线波动，及时进行分析查找，将故障消灭在萌芽状态。

当轨道电压曲线出现无规则的跳变时，应考虑到扼流变压器性能的变化、内部线圈破损或者连接板接触不良等。

通过测试扼流变压器变比和引出端子对中心连接板电压，可以判断扼流变压器的性能。

（1）扼流变压器的变比应为1:

3，实测不符合这个比例时，晃动扼流变压器线圈，如轨道电压有变化，可以判断连接板接触不良，否则应检查限流电阻弹片、各部位绝缘、倒接线和引入线的塞钉接触是否良好。

当轨道曲线时高时低但比较规则时，一般是由于限流电阻接触不良、防雷片特性不良或熔丝（断路器）接触不良造成的，应对上述器材逐个测试查找。

在实际工作中，还应将对应相位角变化分析作为微机监测分析的辅助手段，当电压变化的同时伴有相位角变化时，一般是轨道绝缘不良、防护盒特性漂移等原因造成的。

3.2利用微机监测、缩短故障延时

发生故障时，要保持头脑清醒，首先查看轨道电路曲线，充分考虑故障区段是一送单受，还是一送多受；有无电码化叠加；有无空扼流变压器等因素。

有电码化叠加的区段在测试时应注意，必须使用选频表进行测试，或者将电码化关闭后再进行查找。

3.2.1断线故障的查找

断线故障的查找，发生断线故障时，一般通过微机监测数据查询可以发现，轨道继电器端电压为零，轨道曲线无幅值。

此时应按下列步骤进行查找：

（1）在分线盘处测量轨道电路受电端和送电端电压，如果受电端有电压，而且电压在30V以上，或者送电端没有电压，可以判断故障在室内；如果不符合上述条件，应立即到室外进行查找。

（2）在轨道送电端测量1、3端子无电压，说明室内到送端箱的电缆断线。

（3）如果室内电源已经送出来，应测量送电端轨面电压，如果没有电压，说明故障点在扼流变压器、引入线或轨道箱内，可逐一查找。

（4）如果送电端轨面电压正常（0.5~0.8V），应沿着送电端向受电端方向在轨面上分段测量，并观察有电压轨面和无电压轨面之间的导接线连接，进而判断轨道电路断点所在。

（5）受电端轨面有电压，查找手段和方法与送电端相同，不同的是受电端电压来自轨面。

3.2.2混线故障查找

混线故障查找，一般轨面电压幅值明显下降，且起伏不定，可初步判定为混线故障。

发生混线故障时，应按下步骤进行查找：

（1）在分线盘出甩开受电端外线，测量外线电压，如果电压大于30V，说明室外设备正常，故障点在室内，故障点易出现在防雷片；如果电压很低，说明故障点在室外。

（2）故障点在室外，查找时应本着先送电端后受电端的原则，通过测试送电端电压、限流电阻电压、轨面电压来判断故障点。

室外混线故障，主要是器材（轨道变压器、扼流变压器）内部混线、钢轨绝缘不良、轨距杆或道岔安装装置绝缘不良、轨道电路引入混线、电缆混线、道岔跳线混线等。

室外混线故障查找方法可运用“电压比较法”、“震动法”、“甩开法”和使用25HZ轨道电路故障查找仪进行查找。

3.3轨道红光带的分析

轨道红光带，轨道曲线显示正常的故障查找。

发生故障时，轨道曲线正常，室内测量轨道电源电压正常，轨道没有占用却出现红光带，故障应该在室内。

故障点可能是二元二位继电器（电子接收器）、轨道继电器或防护盒，更换器材即可。

微机监测曲线没有显示出故障状态是由于模拟量的采样点在上述器材前，无法对其监测造成的。

3.4轨道时好时坏的故障查找

轨道时好时坏的故障查找，这类故障必须通过观察找准故障发生的时机，观察控制台上列车运行的情况及通过微机监测回查找有价值的信息。

重点是与故障点相关的区段列车运行情况，是否为电力机车，接近区段是否占用等。

电力机车通过时，出现红光带。

重点检查故障区