铁道信号远程控制课程设计

.课程设计课程名称：铁道信号远程控制 题 目： 微机监测系统在信号设备故障 诊断中的应用分析 院 系： 计算机与通信工程系 专 业： 铁道信号 学 号： 姓 名： 指导教师： 西南交通大学峨眉校区2013年6月8日课程设计任务书专业 铁道信号 姓名 学号 开题日期：2013年 03 月 27 日 完成日期： 2013 年 05 月 31 日题目微机监测系统在信号设备故障诊断中的应用分析一、课程设计目的通过对课程设计任务的完成，使学生进一步理解课程教学的理论内容，并且巩固和深化所学课程的知识，通过课程设计，培养学生综合运用所学课程知识，分析和解决实际问题的能力；通过课程设计，使学生能比较全面而辩证地分析和处理设计问题，逐步树立正确的设计思想；培养学生严谨认真的科学态度和严谨务实的工作作风。2、 课程设计的内容及基本要求1. 本课程设计的内容以下可以任选一题，查阅相关资料，对相关问题进行分析与设计1TDCS网络安全与可靠性技术探讨2TDCS网络维护与常见故障分析与探讨3分散自律调度集中系统综合防雷技术研究4.信号微机监测系统常见故障分析与处理5.微机监测系统在信号设备故障诊断中的应用分析6.调度监督系统常见故障处理7.GSM-R系统在我国铁路上的应用场合和实现的功能。2.本课程设计的基本要求知识要求：学生在学习本课程之前应该以铁路信号基础设备、铁路信号运营基础、车站自动控制、区间自动控制等课程为基础。能力要求：要求每位同学能够结合课程设计的内容，独立完成该课程设计。3.工作进度安排序号设计内容课内学时课外学时1课程设计开始前，分析设计总要求和设计重点、难点，确定课程设计的内容、完成的工作量、完成的时间以及要求学生查阅的相关资料。22确定设计课题后，应了解设计任务书、工作条件及设计要求，明确设计任务；通过查阅有关设计资料等，达到对设计对象的性能、结构及基本要求有比较全面的认识和了解；准备好设计所学的资料。23在课程设计中，初步拟定和确定课题设计总方案并画出总体设计框图，并报指导教师审查修改，得到肯定后，进一步作出各个模块的设计方案，并对课题设计的重点、难点提出初步解决办法。对各个部分进行单独设计。244根据前面的工作，在仔细检查后编写课程设计报告，课程设计报告应按规范认真书写，并附以必要的插图和说明。在课程设计结束将课程设计报告交指导教师。22合计410三、指导方式集体辅导与个别辅导相结合。四、指导教师评语 五、成 绩 指导教师 (签章) 年 月 日摘要铁路微机监测系统是铁路运输的重要行车安全设备。该系统的研制成功并在全路大面积的推广使用，对于进一步提高信号设备的安全可靠性，强化结合部管理，改善和优化现场维修具有划时代的重要意义。信号微机监测是电务安全的“黑匣子”，是信号维修技术的重要突破，是信号维修体制改革的重要技术支撑，是信号设备实现“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、数字化和智能化发展的重要标志之一。传统信号设备一方面不具备实时自诊断设备电器特性是否合乎标准的能力，另一方面不具备对行车信息的长时间记忆、存储和历史回放的能力。长期以来，信号工作者一直都希望借助计算机技术来弥补传统信号设备的缺陷。铁路微机监测克服了这一重大缺点。随着微机监测设备的大量上道使用，如何用好、管好微机监测设备，充分发挥它的强大功能，在信号设备维修中发挥好作用，提高信号设备维修水平，成为各级信号工作者要重视和研究的课题。信号微机监测系统为电务段安全生产实现信号设备、预防维修提供了技术支持。探讨保障微机监测系统稳定运行的维护方法，并结合监测系统的主要功能，分析判断信号设备隐患和故障，指导电务日常维修，能够有效地提高设备运用质量，实现信号设备预防修。本文将对信号微机监测系统处理常见信号设备故障进行分析，并阐述如何处理和维修，以提高信号设备的安全可靠性。关键字： 信号微机监测系统 高安全性 高可靠性 预防维修 故障分析处理1、 概述 利用微机高速信息处理能力，进行实时监测、故障诊断、自动分析；利用微机大规模信息存储能力，进行数据处理、记忆存储、回放再现。利用微机联网能力，加强调度指挥、故障处理、集中管理。 信号微机监测系统具有自诊断功能。能在信号设备运行的全部时间内监测运行状态和质量特性，全天候实时或定时对主体设备进行参数测试、存储、打印、查询、再现；能监测信号设备主要电气性能，当电气特性偏离预定界限时及时报警；能发现信号故障和故障预兆，为防止事故、实现信号设备预防维修提供可靠信息。进行实时监测、数据处理、故障诊断，从而大幅度提高了信号系统的安全性。 信号微机监测系统具有自记忆功能。记忆、存储信号设备的运行过程，并通过逻辑智能判断，有利于捕捉瞬间故障和间歇故障，克服“疑难杂症”，提高信号系统的可靠性；通过历史回放，为进行事故分析提供重要的手段和依据。信号微机监测系统设备具有网络诊断管理和维护功能，可以实现电务段、路局和铁道部的全路联网。加强生产指挥，便于指导维修，实现科学管理。 微机监测系统是全路电务职工在维修技术上多年探索和实践的集体智慧的结晶，是部组织新一轮联合攻关的结果，是通过部鉴定的先进成熟的科技成果，也是部确定的全路统一制式。几年来，铁道部每年都把微机监测系统列为部定行车安全措施项目之首，高度重视并给予政策支持。它把现代最技术，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的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由铁道部、铁路局、和电务段、车间、车站几次监测设备组成的，检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。监测的对象大体可分为模拟量和开关量。模拟量包括：电源屏电压、轨道电路电压、道岔动作电流曲线、电缆绝缘电阻和电源对地漏泄电流、移频接受发送电压、电码化发送电压电流、信号机主灯丝断丝等。开关量包括：关键继电器状态、控制台按钮与标识灯状态、熔丝状态、灯丝状态和道岔表示缺口状态、两路电源切换时间监视等。2、 设计分析内容2.1利用轨道电路曲线监测轨道电路电气特性变化，预防和分析轨道电路故障 轨道电路是铁道信号三大基础设备之一，其使用环境差，是最易发生故障和易受外界影响的设备。 无微机监测设备以前，对于轨道电路瞬间发生的“闪红”和时好时坏的故障，现场信号维修人员很难抓住故障时的电气特性变化数据，给准确判断故障点造成极大困难。 有了微机监测以后，便可以利用微机监测实时监测功能和日、月曲线记录功能实时完整地记录轨道电路电压值的变化，直观地分析某段时间内某轨道电路的电气性能变化情况，大大提高了故障处理的效率。下面借用实例着重谈谈如何利用轨道电路日、月曲线，辅以常规测试手段判断轨道电路故障点的方法，以现场应用最多的25周相敏轨道电路为例。2.1.1方法一:观察故障时轨道电路日曲线电压值比正常值高还是低，区分故障性质。 若故障时电压值出现高于正常时电压值的现象(一般不是稳定值，多是高低变化的)，则基本可排除轨道电路内部的故障，原因多为外部干扰造成。再细看曲线的高低变化形态，若曲线呈现缓慢的渐变形态，原因多为牵引电流干扰造成;若曲线呈现锯齿波状聚变形态，则多是瞬间的外界干扰。具体原因要观察现场情况进行分析。现举例说明:例一:轨道电压曲线呈现缓慢的渐变形态。 某站侧线股道4G电压在正线有车通过时大幅度波动，最高可达50多伏，高出正常值20多伏;最低时仅10伏左右，曲线呈现波浪状不规律渐变形态。分析:4G区段电压波动时最高达到50多伏，由于电压波动和车的运行有直接关系，可以肯定是外界干扰造成。此站是变电所所在站，牵引电流回流较大，但此区段又不在牵引电流回流通道内，可以排除牵引电流回流不畅通的原因。检查发现4G区段内钢轨上接有十多根接触网杆塔地线，用钳型电流表分别测其漏泄电流，发现有车通过车站时有几根杆塔地线上电流值达到2A以上，拆除地线后恢复正常。例二:轨道电压曲线呈现锯齿波状聚变形态。 某站2-6DG和4-8DG是一组交叉渡线的相邻两区段，某日4-8DG瞬间“闪红”多次。分析:观察电压曲线变化，发现在电压降低之前瞬间曾出现了一个高电压，高出正常值许多，曲线呈现一个向上的尖脉冲。据此把查找重点放在找外界干扰上，又发现4-8DG瞬间电压变化时相邻的并行区段2-6DG总是有车通过，遂分析4-8DG瞬间电压变化。其一可能和列车震动有关，其二可能和2-6DG区段有关联。经仔细检查两区段相邻的几组分界绝缘，发现叉心的一组分界绝缘一边轨头底部工务加垫的一薄铁片串出约一公分，平时铁片串出头部下垂，与钢轨底部有一定间隙，当正线有车通过时，由于震动造成铁片下垂的部分上下摆动，向上摆时就碰上了绝缘另一侧的钢轨底部，可见细微火花，拆除后正常。若故障时电压值低于正常时电压值，且相邻区段电压正常，则基本上可判断为轨道区段自身故障，一般有开路故障和短路故障。具体分析需结合室外测试进行判断，常见故障原因有塞钉线、引接线与钢轨接触不良，保险烧断，绝缘轨距杆绝缘失效等。此类故障为轨道电路常见故障，一般用常规测试仪表较易测试查找，本文不再赘述。2.1.2方法二:将故障轨道区段与邻近区段电压曲线对比分析判断故障。 利用微机监测轨道电路曲线分析处理轨道电路故障，可方便快捷地发现两相邻区段分界绝缘故障。对于两相邻区段同时“亮红光带”或“闪红”的故障，可直接判断其分界绝缘不良，处理即可;而对于尚未造成“红光带”只是电压波动的情况，则可通过观察区段及其相邻区段曲线变化来判断分界绝缘故障。微机监测不但为处理故障提供了方便，而且起到了超前报警，预防故障的作用。微机监测轨道电路曲线不仅能方便分析处理相邻轨道区段分界绝缘故障，还能处理不相邻的轨道区段相互影响故障。此类故障较为少见，但现场也偶有发生，现举一例。例三:某站进行常规检查时发现G(正线股道)电压异常波动，有车接近时波动更大。分析:调看其两端相邻轨道区段电压均正常，但与其并排的3G(侧线股道)也存在电压异常波动现象，且两者变化规律相似。分析两者并非相邻区段，没有直接联系，出现此种现象必有异常情况。经查此现象仅出现两天，此前一直正常，询问工区得知出现此情况当天接触网工区天窗时在G和3G间曾作业。根据此信息到室外检查测试，发现两股道间距离不远的位置各有一根杆塔地线接在钢轨上，测量显示两根地线相通。经挖开地面检查发现两根地线接向同一杆塔，并在地下用铁丝绑扎固定，造成两区段相互影响。拆除后，两区段恢复正常。2.1.3方法三:了解列车运行情况，观察区段曲线异常是否与列车运行有关，分析其规律，对分析判断故障，缩小故障范围极为有益。对于曲线异常波动的轨道区段，分析时观察其变化和列车运行有无关系。若有关，有什么规律。一般器材接触不良的故障、轨距杆半短路故障都会伴随列车运行的震动变化，接触网杆塔地线火花间隙失效也会由于列车的接近或离开而发生漏泄电流大小的变化，钢轨牵引电流不平衡、牵引电流回流不畅通造成的影响更是和列车运行关系直接。只要仔细分析，找出其变化规律，便可缩小故障范围，减少故障延时。2.1.4方法四:利用轨道电路曲线结合当时的天气、气温情况分析处理轨道电路故障。 轨道电路的道碴电阻易受天气变化影响，特别是清筛不良的道床下大雨时易积水。常漏雨的长大隧道，由于隧道内潮湿雨季容易造成轨道电路道碴漏泄大，常常会造成轨道电路参数变化“亮红”。对于这些区段，有了微机监测以后，可以利用微机监测轨道电路曲线来监测分析它们的电压变化情况，实时掌握其参数变化，对其运用状态可以做到“超标报警”，“超前防范”。25周相敏轨道电路较易做到一次调整，然而对于这些特殊区段，不易做到一次调整时，可以利用好微机监测的监测功能，适时做到夏、冬分季调整。轨道绝缘在夏季常由于高温而“挤死”，造成轨道电路故障。此类故障由于绝缘两端两相邻区段同时“亮红光带”，很容易直观地判断出故障点。但也有特殊情况故障现象比较隐蔽不易直观判断，此时借助于微机监测轨道电路曲线结合气温变化情况可方便故障处理。例四:某站BG电压连续几天出现波动，甚至“闪红”。分析:出现波动的时机总是在相邻的SJG有车占有时，且都是在中午气温最高时段，SJG无车时或气温最高时段过后电压完全正常。由于BG电压波动时，SJG总有车占用，因此无法直接判断出是否因分界绝缘不良造成，遂将查找重点放在BG区段内部。在BG区段内部设备完全检查未发现问题后，重新通过微机监测回放功能反复回放，调看轨道电路曲线，对故障发生时机进行了仔细分析，将故障发生时SJG有车占用和当时气温最高两个因素结合考虑，怀疑BG和SJG分界绝缘不良。要点分解绝缘发现:断面绝缘腰部有一螺母已穿透绝缘，当气温不高时，由于轨缝较大，螺母碰不到两端钢轨端面，轨道电路无异常;当气温升高到一定程度轨缝变小，螺母便能碰到两端钢轨端面造成绝缘失效，恰巧此处极性交叉又不正确，导致只有在SJG有车占用时BG才会“亮红”。以上介绍的几种利用轨道电路曲线，辅以常规测试手段判断轨道电路故障点的方法，现场应用时应综合运用，结合分析。2.2利用道岔电流曲线监测道岔特性变化，预防道岔故障道岔也是铁道信号三大基础设备之一，同样由于使用环境差，也是易发生故障和易受外界影响的设备之一。微机监测系统通过采集道岔动作过程中的电流变化情况，将道岔动作过程中动力的变化以电流的形式表现出来，并以曲线的形式记录下来，可以很直观地了解道岔动作性能，反映道岔实际病害，便于维修人员掌握道岔的状态。还可以为每个道岔定义一条参考曲线，相当于为该道岔储存一条标准的动作电流曲线，以该曲线作为基准，可以更清楚地了解该道岔的性能变化情况。在实际维修中，调好的道岔存一条参考曲线，用它和以后动作的曲线作比较，可及时发现道岔性能的变化情况，对道岔进行及时地维护，将故障消灭于萌芽状态，起到预防故障的作用。2.3利用微机监测报警信息预知信号设备特性变化，预防设备故障 微机监测系统能全天候监测信号设备主要电气性能，当电气性能偏离预定界限时及时报警，当捕捉到信号故障预兆和信号故障时，及时发出报警。微机监测对故障报警信息实行分级管理方式。报警信息分为三级，电气特性超标列为三级报警，由工区处理;影响行车和设备正常工作的信息列为二级报警，通过网络传送到站机及车间机;涉及到行车安全的信息列为一级报警，通过网络传送到站机、车间机及段机。信号工区每日巡视时必须认真调看微机监测，对报警信息要及时进行查找、处理，重要信息要向上汇报。通过报警信息可及时发现设备电气性能的变化，预防故障。轨道电路有相当一部分故障属于慢性发作故障。刚开始发生时，只是出现电气特性变化，电压下降，尚未降到“亮红”的程度，不至于直接影响使用。此种情况微机监测可及时发出三级报警信息，维修人员马上查找分析，找到原因加以排除，无形中就避免了故障的发生，不致造成后果。假如没有微机监测，此类故障在电气特性发生变化初期，由于没有手段及时发现其变化，无法预知其发展趋势，只能等到区段“亮红”造成后果后才能发现，此时即使处理再迅速，也不可避免地对行车安全造成了影响。因此，微机监测的上道使用，对预防信号故障起到了非常重要的作用，使得信号设备实现“状态修”成为可能。2.4利用微机监测开关量记忆和再现功能，分析查找瞬间发生的疑难故障 在信号设备故障中，有一些是瞬间发生又很快自动恢复的故障。由于故障发生时间较短而自动恢复后故障现象又自然消失了，处理人员很难抓住现象。由于利用无故障时的电气特性测试数据查找故障的难度很大，不得已只能采用逐点排查法或蹲守观察抓现象的办法处理故障，劳时费神、效率低下，常会出现同一故障反复发生的现象，对行车安全影响极大。有了微机监测以后，由于微机监测的全天候监测功能，即可监测模拟量变化，又可监测开关量的变化，可以