翟阿南

摘要：隨著鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（下文簡(jiǎn)稱“CSM”）的普遍使用，利用CSM實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)各類信號(hào)設(shè)備的故障報(bào)警尤為重要，2020年新建滬通鐵路后出現(xiàn)一種故障現(xiàn)象，室外轉(zhuǎn)轍機(jī)在未動(dòng)作的情況下，室內(nèi)從CSM上觀察道岔定位、反位發(fā)生瞬間跳變。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求和現(xiàn)象，提出可行的方案，能夠有效監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)轍機(jī)繼電器瞬間跳變的故障現(xiàn)象并及時(shí)報(bào)警。

關(guān)鍵詞：CSM;道岔無(wú)動(dòng)作;報(bào)警邏輯

一、CSM報(bào)警邏輯概述

信號(hào)集中監(jiān)測(cè)是面向高速鐵路及普速鐵路信號(hào)領(lǐng)域的綜合性維護(hù)支持系統(tǒng)，集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)字通信、數(shù)據(jù)處理、多任務(wù)協(xié)調(diào)、圖文顯示為一體，是保證行車安全、加強(qiáng)信號(hào)設(shè)備結(jié)合部管理、監(jiān)測(cè)信號(hào)設(shè)備狀態(tài)、發(fā)現(xiàn)信號(hào)設(shè)備隱患、分析信號(hào)設(shè)備故障原因、輔助故障處理、指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)維修、反映設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量、提高電務(wù)部門維護(hù)水平和維護(hù)效率的重要行車設(shè)備，是信號(hào)設(shè)備的綜合性維修平臺(tái)。CSM系統(tǒng)功能是監(jiān)測(cè)信號(hào)設(shè)備狀態(tài)、發(fā)現(xiàn)信號(hào)設(shè)備隱患、分析診斷信號(hào)設(shè)備故障、實(shí)現(xiàn)信號(hào)子系統(tǒng)接口信息安全監(jiān)督、輔助和指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)維修及故障處理，提高電務(wù)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量和維護(hù)水平的重要信號(hào)設(shè)備。主要功能之一就是信號(hào)設(shè)備故障預(yù)報(bào)警。

CSM應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析采集及接口數(shù)據(jù)的功能。在設(shè)備存在隱患時(shí)，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患;在設(shè)備故障時(shí)，診斷定位故障范圍及原因。本論文主要論述的是道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的智能診斷，通過(guò)CSM系統(tǒng)界面的道岔表示報(bào)警提示繼電器的異常，分析設(shè)備故障原因。

CSM-TH的系統(tǒng)架構(gòu)是通過(guò)數(shù)據(jù)配置編寫條件表達(dá)式，滿足報(bào)警觸發(fā)條件的邏輯關(guān)系式實(shí)現(xiàn)的各類報(bào)警。

報(bào)警配置文件包括alarmconfig.xml，單個(gè)報(bào)警配置文件，其中單個(gè)報(bào)警配置文件中的觸發(fā)條件要關(guān)聯(lián)道岔設(shè)備的屬性。

二、報(bào)警邏輯功能實(shí)現(xiàn)說(shuō)明

為實(shí)現(xiàn)該報(bào)警，制作單個(gè)報(bào)警配置文件命名為道岔1DQJ不動(dòng)作無(wú)表示報(bào)警.xml，記錄報(bào)警時(shí)的報(bào)警描述定義為“發(fā)生道岔無(wú)表示[非正常動(dòng)作]”。

該報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)軟件方面功能需要考慮的內(nèi)容有：監(jiān)測(cè)自采集的定反位表示開(kāi)關(guān)量，1啟動(dòng)繼電器開(kāi)關(guān)量，聯(lián)鎖系統(tǒng)接口送的定反位開(kāi)關(guān)量，集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CAN通信的處理方式，轉(zhuǎn)轍分機(jī)輪詢的時(shí)間，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上位機(jī)收到轉(zhuǎn)轍分機(jī)的應(yīng)答時(shí)間幀的有效性，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)讀取分機(jī)的次數(shù)，開(kāi)關(guān)量的變化時(shí)間。

該報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)硬件方面功能需要考慮的內(nèi)容有：車站工控機(jī)匹配電阻應(yīng)為120歐姆，現(xiàn)場(chǎng)梳理CAN線的連接關(guān)系是否清晰，確保通過(guò)CAN線連接的各個(gè)設(shè)備之間不存在干擾的問(wèn)題。

結(jié)合CSM系統(tǒng)接收的系統(tǒng)接口信息和采集的開(kāi)關(guān)量，做出報(bào)警判斷條件，最后一次定位或者反位開(kāi)關(guān)量在短時(shí)間內(nèi)落下過(guò)，轉(zhuǎn)轍機(jī)并未發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)即1啟動(dòng)的開(kāi)關(guān)量最后一次吸氣的時(shí)間大于20秒，并且當(dāng)前1啟動(dòng)的開(kāi)關(guān)量是落下的。

經(jīng)過(guò)研究得出以下報(bào)警邏輯：

（（$dev1.定位表示開(kāi)關(guān)量.laststate0time > 3&$dev1.定位表示開(kāi)關(guān)量.laststate0time < 6）|（$dev1.反位表示開(kāi)關(guān)量.laststate0time < 6&$dev1.反位表示開(kāi)關(guān)量.laststate0time > 3））&（$dev1.1DQ繼電器開(kāi)關(guān)量.laststate1time > 20&$dev1.1DQ繼電器開(kāi)關(guān)量.state！= 1）

以上報(bào)警邏輯的含義為：道岔定位開(kāi)關(guān)量或者反位開(kāi)關(guān)量在3秒內(nèi)有落下過(guò)，道岔1啟動(dòng)繼電器開(kāi)關(guān)量在20秒前吸起過(guò)，且道岔1啟動(dòng)繼電器開(kāi)關(guān)量目前不是吸起而是落下。

這樣的配法可以讓信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件監(jiān)測(cè)小于1秒的開(kāi)關(guān)量變化。道岔1啟動(dòng)繼電器開(kāi)關(guān)在20秒前吸起過(guò)，且道岔1啟動(dòng)繼電器開(kāi)關(guān)量目前不是吸起，說(shuō)明道岔在這一時(shí)刻狀態(tài)正常且無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而判斷在3秒內(nèi)有沒(méi)有定反位開(kāi)關(guān)量的變化，如果有就屬于道岔非動(dòng)作有故障。

三、報(bào)警邏輯現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

軟件及數(shù)據(jù)配置完成后，需要在現(xiàn)場(chǎng)利用真實(shí)環(huán)境天窗時(shí)間內(nèi)對(duì)軟件功能進(jìn)行驗(yàn)證?，F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)斷轉(zhuǎn)轍機(jī)所在組合的空開(kāi)方式進(jìn)行試驗(yàn)，模擬轉(zhuǎn)轍機(jī)定位表示或者反位表示瞬間落下又吸氣的條件，道岔分表示變化超過(guò)1秒可以正常產(chǎn)生“道岔無(wú)表示[非正常動(dòng)作]報(bào)警”。

將上述報(bào)警邏輯配置文件部署現(xiàn)場(chǎng)后，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，可以報(bào)出小于1秒的道岔定反位開(kāi)關(guān)量變化的報(bào)警，證明報(bào)警邏輯條件有效，（如圖1所示）。

圖1 報(bào)警邏輯配置文件部署示意圖

報(bào)警邏輯在實(shí)際運(yùn)用中是否可行，需要長(zhǎng)期試驗(yàn)觀察，在觀察中發(fā)現(xiàn)在特定的情況下存在誤報(bào)警的情況。

CSM系統(tǒng)研發(fā)人員分析下位機(jī)軟件，日志分析雖然讀取數(shù)據(jù)成功，但時(shí)間從47ms變到625ms，讀取數(shù)據(jù)4次，前3次失敗只有第4次讀取成功（如圖2所示）。數(shù)據(jù)讀取時(shí)間由32ms變到282ms，讀取數(shù)據(jù)3次，但只有第3次才真正存儲(chǔ)了接收到的數(shù)據(jù)（如圖3所示）。

排查了CAN通信的數(shù)據(jù)處理，做出如下措施，讀取周期內(nèi)一旦收到CAN數(shù)據(jù)，將所有收到的數(shù)據(jù)都記錄到日志中，上位機(jī)軟件同時(shí)收到同分機(jī)和同命令的應(yīng)答才算成功，如果時(shí)間幀不能保證有效性，可以考慮讀取多次的方式來(lái)解決并增加命令符0x60等待時(shí)間。2020年10月22日太倉(cāng)通滬場(chǎng)產(chǎn)生誤報(bào)警（如圖4所示）。

圖4 太倉(cāng)通滬場(chǎng)產(chǎn)生誤報(bào)警

道岔在正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生無(wú)表示誤報(bào)警，分析站機(jī)log日志，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生誤報(bào)警時(shí)間段報(bào)出問(wèn)題如下：處理分機(jī)讀取應(yīng)答數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，“CsmthStation_CanReadAnswer Error.log”存在分機(jī)9讀取應(yīng)答數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤碼2。數(shù)據(jù)幀時(shí)間：16ms，分機(jī)：11<-->11，類型：0x10<-->0x60，分機(jī)或類型不匹配。

針對(duì)以上日志可分析采集分機(jī)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)站機(jī)應(yīng)及時(shí)重置，故修改CAN接口配置文件CANConfig.xml，增加語(yǔ)句“<IsAlawaysReset value="true"/>”。

站機(jī)軟件同步要做分機(jī)中斷時(shí)立即重置的機(jī)制，修改動(dòng)態(tài)庫(kù)CanComm.dll。

用戶在操作調(diào)閱道岔曲線時(shí)出現(xiàn)道岔曲線讀取失敗的現(xiàn)象，經(jīng)系統(tǒng)分析后需在配置中增加0x60命令等待時(shí)間，優(yōu)化CAN通信的數(shù)據(jù)處理。

此報(bào)警配置文件和相應(yīng)動(dòng)態(tài)庫(kù)在車站部署試驗(yàn)運(yùn)行兩個(gè)月后，沒(méi)有誤報(bào)和漏報(bào)的情況。

四、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于報(bào)警類的新功能新需求的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)要充分考慮實(shí)施的各個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)在室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)做好充足的實(shí)驗(yàn)條件去驗(yàn)證。

硬件方面考慮系統(tǒng)設(shè)備的電阻性能，各個(gè)硬件之間的連接關(guān)系，以及硬件的采集原理和通信方式。

軟件方面考慮邏輯表達(dá)式所運(yùn)用的數(shù)據(jù)來(lái)源是否是多元的，自身系統(tǒng)采集的以及外部系統(tǒng)傳輸?shù)男畔?，配置文件與動(dòng)態(tài)庫(kù)之間要匹配，可以通過(guò)增加命令符的方式進(jìn)行軟件優(yōu)化。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)充分利用日志保存的信息進(jìn)行分析，同一個(gè)問(wèn)題現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)原因要逐步分析。

針對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作時(shí)開(kāi)關(guān)量的邏輯判斷實(shí)現(xiàn)報(bào)警進(jìn)行故障分析，通過(guò)實(shí)際運(yùn)用并不斷優(yōu)化該報(bào)警條件，提高了信號(hào)集中監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)道岔無(wú)動(dòng)作無(wú)表示的報(bào)警準(zhǔn)確性，減少了誤報(bào)和漏報(bào)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了真實(shí)的報(bào)警功能并在上海局滬通線得以運(yùn)用，可正確指導(dǎo)電務(wù)維護(hù)部門在天窗時(shí)間上道檢修轉(zhuǎn)轍機(jī)各個(gè)節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)，及時(shí)排除信號(hào)設(shè)備隱患，保障行車安全。

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