铁路信号微机监测1

null远程控制系统理论及应用远程控制系统理论及应用5 铁路信号微机监测及其实用系统 5 铁路信号微机监测及其实用系统 应用信号微机监测系统的必要性微机监测系统概述微机监测系统硬件结构设计TJWX-2000型信号微机监测系统微机监测系统的未来发展null应用信号微机监测系统的必要性 随着我国铁路运输事业的发展，列车运行速度的提高，密度的增大，对原有的信号系统将提出更新、更高的要求。信号系统必须在设备的功能管理以及维修体制等方面进行改革，以适应铁路运输发展的需要。 null 维修体制的改革要求电务维修的管理部门掌握更多的信息，其中最重要的是信号设备在实际运行中的质量信息和告警信息，这些信息是确定信号设备运行状态好坏的依据，也是进行设备维修和调整的依据。null这是因为铁路信号设备(如信号机、道岔、轨道电路及它们的控制电路等)是保证铁路行车安全的基础设备，这些设备能否正常运行以及它们的性能好坏，直接影响着整个铁路运输的效率和安全可靠性。null 车站电气集中、车站信号微机联锁、编组站道岔自动集中、编组站车辆溜放半自动等先进设备的推广应用，大大提高了车站的通过能力和编组站的编解能力。 运输能力提高—现场设备的动作频度增加---设备出现故障的可能性增加。null 铁路信号设备实行定期维修方式， 失修 过剩修 信号维修微机监测系统正是随着铁路信号设备维修体制的改革而迅速发展起来的。 微型计算机技术、网络技术、数据通信技术、检测技术等的发展也为微机监测系统的开发和应用提供了技术基础。null微机监测系统概述 微机监测系统的主要功能 信号维修微机监测系统的主要功能体现在以下几个方面： nulll 为信号设备状态维修提供可靠的依据 2．帮助维修人员缩短故障延时 3．有利于分清故障责任 4．维修管理和信息共享 5．使集中维修成为可能 6．便于和其他专用系统结合 null 综上所述，可以认为，监测设备为铁路信号设备实现科学维修提供了可靠依据，对实现设备状态维修，提高维修质量，保证运输安全起到了积极作用。null微机监测系统概述 微机监测对象的选择原则及系统的总体设计 监测对象的选择一般应遵循以下原则： 易受外界影响并易发生故障的设备； 发生故障后影响范围大的设备； 有利于分析和判断故障； 有利于实现状态修； 有利于对使用及维护人员的主要操作实时实时监督。null微机监测系统设计时应遵循的基本原则是选择和研究适应系统体系结构的设备，以有机地完成各项功能要求。主要有以下几点： 总体 用户界面 采集方法 运行方式 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 适用性 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化null监测内容及实时性要求 1．内容 信号设备监测系统的监测内容主要有两大类：一类为开关量；另一类为模拟量。 （1）开关量的监视内容 控制台按钮电路类 控制台表示灯电路类 组合架继电器类null（2）模拟量的测试内容 电源屏电压 转辙机 轨道电压 移频发送盒 电缆绝缘 电源对地漏流null2．实时性要求 监测系统必须不间断地自动完成监督和测量，真实地反映出每一时刻的设备状态，所以，取得的数据必须有实时性要求。属于开关量性质的监督内容实时性要求更高，一般规定在不大于250ms的周期内扫描所有监督对象的状态变化，否则有可能产生遗漏现象。null模拟量性质的监测对象有一个测量时间，实时性要求相对较低，如电压测量，可以按每秒一个对象的速率对全部对象进行周而复始的循环测量。对于正常范围内的数据，除了需要统计的数据之外，一般在新的测量数据来到时，前一轮的数据即可抹去。null对监测设备的基本要求 监测设备要重点突出 要能进行电气参数测试 要能实时记录现场各项关键设备的动作情况 要能对记录信息进行逻辑分析 监测设备应当是独立的 监测设备应具有自检功能和在线硬件检测功能 要有较好的工程适用性； 标准化；操作简便易学null微机监测系统硬件结构设计 系统硬件设计原则 监测系统在硬件和软件上都应具有较强的通用性、可扩展性和互换性，以便于进行移植、组装、扩充和修改。 铁路站场千差万别，各站场规模又有大有小，监测设备必须灵活地与之相适应。null 另一方面，各现场的维修人员又有各自的维修经验和维修习惯，它们在选用监测设备时，常常会提出在监测的基本功能上增加一些监测对象和监测功能。作为为现场维修工作服务的监测设备，必须具备灵活的扩展能力。null在硬件设计时应考虑以下基本原则： ①考虑到监测对象的密集、采集量大，在硬件设计中应采用二次译码、矩阵方式等，用尽可能少的接口芯片，满足大量集中采集的要求。 ②在硬件结构上，要采用开放式的设计，按模块化的结构组成系统，使其易维护、易扩充、适用于大、中、小站不同规模的信号设备监测。 null③由于监测系统不仅要完成各种监测量的采集、处理、存储等功能，而且还要完成各种统计报表的显示、打印机及各种报警提示，因此，从系统的任务划分和满足实时性要求出发，宜采用多微处理机形式，由采集机完成监测对象的采集、处理及信息的存储任务，而由上位机(主机)完成系统的管理和人机交互任务。null④在机型选择上，应考虑抗干扰、安全性、可靠性及性能价格比等因素，一般主机选用PC工控机，而采集机由于功能比较单一，信息存储量要求不高，从降低整个系统的成本角度出发，一般可选用单片机。null⑤监测设备和被监测设备间一定要有良好的电气隔离措 施，在监测设备本身故障时，要保证不会影响信号设备的正常运行，同样，当信号设备发生故障或产生高电压时，系统要有较大的监测范围和防护能力，能确保在大量程范围内正确测量和不被破坏。 ⑥电务维修监测网络系统是微机监测系统发展的方向，因此，在系统硬件结构设计时，一定要考虑具有联网功能。 null2．软件 在监测系统软件设计时应考虑以下几方面： ①要以结构简单、紧凑、扩展方便、留有余量和通用性强为原则。故应采用程序模块拼装方式，模块与模块之间采用统一的连接方式。需要扩展功能模块时，只需编写模块核心部分，套用连接程序，修改参数即可。调试时，也只调模块的核心部分，其他部分都不用考虑。这样就可以大大简化编程和调试过程。 null ②要采用通用的数据结构，这样，在不同的站场移植应用时，只需改动一下站场结构参数和内存分配参数即可。另外，在设计数据结构时还要为程序功能扩展留下足够的余量，为编程、调试和增加改动提供方便。 ③软件平台要选用实时多任务操作系统，从而可以保证监测的实时性，真正实现全天候不问断在线监测。null④监测数据的输出格式要清晰易懂，且应具有一定的通用性、互换性。在打印显示出来的监测数据表格中，应尽可能采用现场人员熟悉的符号、代码，以便于使用人员学习和掌握。各程序模块内部的记录数据格式尽可能采用一致或相近格式，这样很多子程序可以互相调用，使得程序很紧凑，从而也可达到简化编程和调试过程的目的。 ⑤软件系统还应提供良好的人机界面。null系统的网络结构设计 1．基本结构 信号设备微机监测系统的硬件基本结构框图如下图。主要包括主机、检测量输入通道以及人一机对话设备3大部分。nullnull 主机一般采用工业控制机或高档PC机，完成逻辑处理和人机对话功能。对于联锁系统的监测系统来说，对主机无需采取冗余措施，但是可靠度应是工业级水平。它的存储容量应能将主要信息保存24小时以上而不至于溢出。 检测量输入部分又包括模拟量采集和开关量采集两部分，这两类数据经它们各自的通道输入到主机之中。 null 人机对话设备主要由显示器、打印机、键盘／鼠标及用于报警的声光显示设备组成，完成监测信息及系统工作状态信息的显示、打印及报警。 从系统中各部分的连接方式来讲，一般有两种方式：一种是采用总线插接的形式，即将检测量的采集和接口电路制做成印刷电路或是采用一些标准插件板配以一定的采样电路，通过微机箱中的扩展插槽与主机相连。这时，各插件板与主机之间交换信息的方式一般为中断方式。 null另外一种连接方式采用多模块结构。在这种方式中，考虑到信号微机监测系统自身所具有的特殊性：监测对象密集、采集量大、多个对象同时并行工作。为此，把监测对象进行分类，分别由各自的微机来检测，这些微机并行独立工作。采集到的信息再通过串行总线送到主机(上位管理机)进行处理，这样一方面保证了系统的实时性，同时使得整个系统的结构清晰明了。null2．输入通道 微机监测系统的输入通道有两种类型：开关量输入通道和模拟量输入通道。 微机监测系统中的开关量主要有关键继电器状态、按钮状态、信号机灯丝状态等； 模拟量主要为轨道电路接受端电压、转辙机动作电流、电缆绝缘电阻等。 null(1)开关量输入通道 开关量输入通道是将具有两态开关或高低形式的电平信号变换成计算机能够接收的数字信号。通道一般应具有隔离、整形和消除因接点抖动而产生的错误信号的能力。null下图是用光电耦合器构成的信号形成电路。null 当被检测的开关量很多时，为了节省接口电路，可采用多路开关按分时控制方式将多路通道共用一个接口的方法，下图就是一个例子，图中先将开关信号存到寄存器中，然后，每个寄存器中的数据在多路开关的控制下分时送到接口电路中。nullnull(2)模拟量输入通道 微机监测系统中的模拟量一般为电量，如电压、电流、电阻等，若对一些非电的物理量进行监测时，首先必须采用相应的变换器件(传感器)，把非电量变换成电量。之后，再对该电信号进行处理、采样、量化和编码，形成数字信号供计算机采用。 nullnull3．微机监测系统的网络化结构 目前的微机监测系统在结构上分3个层次：即电务段层、领工区层(车间层)和车站层。这三个层次在地域上按铁路线路和车站的位置分布，通常在几十公里至几百公里范围内。下图是一个网络化微机监测系统结构示意图。 nullnull 从该图可以看出，微机监测系统是一个远程信息系统，它由电务段的计算机设备、领工区(车间)计算机、车站计算机和信息采集机以及连接它们的通信和网络设备组成。 null ①电务段层设监视计算机， 是为信号调度管理和网络管理服务的。可另设一台监测计算机，为信号实验室掌握现场设备状态及指导现场维修时使用。null ②领工区层(车间层)设计算机一台，在硬件上和本站计算机共用，它通过网络接收各站的监测数据和告警信息，根据需要向电务段转发；并接收段监视机的控制命令，向各站发布控制命令，如输入并修改站机的基准参数等。 null③车站层，在车站设一台计算机和多台信息采集机，多台信息采集机通常集中安装在一个采集机框中，信息采集机按功能分，由独立的微处理器控制，通电后即能自动投入运行。从技术上讲，每台采集机都是特殊设计的多对象的微处理智能测量系统。车站层自动完成从信息采集到处理、显示等的全过程。 null 总之，微机监测系统包括了测量、传感、信息处理、数据传输及网络等多种应用技术，是一个以信息自动采集到远程利用的完整的信息系统，是实现信号维修体制改革所必需的基础设备。随着我国铁路运输事业的发展，它的作用正越来越明显地表现出来。null实用微机监测系统 TJWX-2000型信号微机监测系统 TFJC-99型驼峰信号微机监测系统 LWJ-2000铁路信号微机监测系统null TJWX2000型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学依据。同时，系统还具有资料逻辑判断功能，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。null系统结构及功能简介 TJWX-2000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、广域网数据传输系统组成。　　null　　I. 车站系统 车站系统采用集散系统的系统结构，它是一个集中管理下的计算机分布系统，负责资料的采集、分类和处理，包括站机、机柜、采集机、隔离转换单元等，其中： 　　站机：又称总机、上位机，负责系统的人机对话、对采集资料进行分类，存储处理以及协调采集机的工作和联网通信。　　null采集机：负责被监测设备的各种原始数据的实时采集和预处理，并完成与站机的CAN通信。根据监测对象的不同又分为综合采集机、道岔采集机、轨道采集机、开关量采集机、移频采集机和其他专用采集机。 隔离转换单元：即各种开关量、模拟量传感器，主要完成监测系统与被监测对象间的电气隔离，使监测系统的在线监测或系统故障不影响现场设备的正常运行。 nullII. 车间机 　　车间机用于管理和查看所辖车站的资料，车间机以终端方式连至监测系统，以人机对话方式查看站机的所有资料。 III. 电务段管理系统 电务段网络管理系统作为微机监测系统的管理中心，负责管理资料和网络通讯系统 nullIV. 上层网络终端 铁路局和铁道部作为上层网络，以资料终端的方式在电务段服务器上登录，联至段微机监测网。进行人机操作，网络维护管理、查看实时站场和车站资料并作报表汇总等。　　null　　TJWX-2000信号微机监测系统通过广域网数据传输系统把车站系统、车间机、电务段系统及上层网络连接起来。整个系统通信网络有二个层次，即以电务段服务器为中心，完成对车站站机信息采集处理的基层网络通信和对电务调度监视机、车间管理机和对路局、铁道部管理机进行数据通信的高层网络组成。null系统功能 测试功能。电源屏监测，转辙机监测，轨道电路监测，电缆绝缘监测，电源对地漏泄电流监测，区间自动 闭塞监测，站内电码化监测。 监督告警功能 外电网波动、断电报警。三相电源断相、错序报警，道岔位置与道岔表示不一致报警，道岔挤岔报警、道岔表示缺口报警等。null统计、报表与打印功能 控制台按钮使用次数统计，列车信号、调车信号使用次数统计，道岔动作次数统计，股道占用次数统计，区段运用次数统计，模拟量测试超标汇总，模拟量日报表、月曲线、年曲线。 系统管理功能 操作日志，服务器运行记录，站机运行记录，分机运行记录，电子地图，网络拓扑管理，远程诊断功能。　null其他重要功能。 站场显示与回放，车站办理进路记录，列车进路追踪，区间小循环系统的接口，系统自诊断与网络自适应功能，故障诊断与事故追忆功能等。　　null 　　　　　　　　　　　图5-3 null 其中，“菜单栏”显示的功能有： null null null null null微机监测系统的未来发展 当前微机监测技术的不足 未来微机监测系统的发展趋势null当前微机监测技术的不足 重节点、轻网络。 重室内、轻室外。 重硬件、轻软件。 重再现、轻分析。 重当前、轻长远。null未来微机监测系统的发展趋势 监测对象更广泛，与行车指挥系统结合更紧密。 具有故障初步分析诊断功能。 与TDCS、TMIS等网络实现信息、通道共享。 具备多媒体通信功能。null未来微机监测系统需要关注的问题 网络操作系统的选取。 网络安全。 拥塞控制。 系统防雷。