曹俊英

（中國鐵路北京局集團有限公司 北京工程項目管理部，北京 100038）

1 概述

京通鐵路中國鐵路北京局集團有限公司管段32個車站站改項目中，由于采用了CXG-js型站間安全信息傳輸系統(tǒng)，使該工程在時間緊、任務(wù)重的情況下保質(zhì)保量完成了站間信號傳輸?shù)拈_通任務(wù)。該系統(tǒng)是以計算機技術(shù)和光通信技術(shù)為基礎(chǔ)，利用光纖或光通道取代傳統(tǒng)的電纜或架空明線等作為站間信息的傳輸媒介，同時采用安全信息傳輸保障技術(shù)構(gòu)成鐵路站間安全信息傳輸?shù)膶Ｓ迷O(shè)備。站間安全信息傳輸系統(tǒng)可適用于設(shè)計速度160 km/h及以下鐵路半自動閉塞區(qū)段、自動站間閉塞區(qū)段站間聯(lián)系和場間聯(lián)系的應(yīng)用。

站間安全信息傳輸系統(tǒng)提高了站間信息傳輸?shù)目煽啃院托畔⑷萘?，?jié)約了電纜鋪設(shè)成本，簡化了設(shè)備維護檢修工作，在我國應(yīng)用廣泛。文獻［1］研究了CXG-hk型站間安全信息傳輸設(shè)備的系統(tǒng)功能、基本原理、系統(tǒng)構(gòu)成、軟件設(shè)計和故障處理。文獻［2］對CXG-KA型站間安全信息傳輸設(shè)備與64D繼電半自動閉塞設(shè)備、計軸自動站間閉塞設(shè)備和自動閉塞區(qū)間改變運行方向電路的結(jié)合電路設(shè)計進行了介紹。文獻［3］研究安全散列算法，保證站間信息的安全傳輸方案，為進一步提高計算機控制系統(tǒng)功能完善站間信息的傳輸方式及傳輸容量。文獻［4］闡述了安全信息傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)組成及功能，并結(jié)合工程實際從技術(shù)、經(jīng)濟、安全、應(yīng)用等方面進行分析研究和探討。文獻［5］簡要介紹AZS（M）350U站間安全信息傳輸系統(tǒng)的組成及特點，針對目前該系統(tǒng)在膠濟客運專線上應(yīng)用中的問題，提出了雙套熱備改造方案，并進行了模擬試驗。文獻［6］介紹了鐵路項目中信號站間安全信息傳輸系統(tǒng)的設(shè)計方案，闡述了安全傳輸系統(tǒng)的軟硬件功能，并結(jié)合工程實際從技術(shù)、經(jīng)濟、安全、應(yīng)用等方面進行了分析研究和探討。文獻［7］介紹了內(nèi)六線站間安全信息傳輸設(shè)備的運用情況、設(shè)備原理、日常維護檢查、異常報警等。文獻［8］結(jié)合日常的故障處理經(jīng)驗，對WBS-C安全信息傳輸系統(tǒng)常見故障進行分析，提出對應(yīng)的處理方法，為現(xiàn)場技術(shù)人員對系統(tǒng)的維護提供了很好的借鑒。文獻［9］介紹了AZS（M）350U型安全信息傳輸系統(tǒng)構(gòu)成，通過案例介紹了其故障處理方法。

目前，針對站間安全信息傳輸系統(tǒng)故障處理的研究較少，系統(tǒng)故障研究不夠全面和深入。隨著站間安全信息傳輸系統(tǒng)在我國的大量應(yīng)用，目前的研究已不能滿足對站間安全信息傳輸系統(tǒng)的潛在故障進行系統(tǒng)性和全面性辨識的需求。對站間安全信息傳輸系統(tǒng)的故障辨識及處理進行全面的分析，提出故障模式引導(dǎo)詞集和故障對象引導(dǎo)詞集的概念，通過組合的方式提出站間安全信息傳輸系統(tǒng)的故障分析方法。

2 站間安全信息傳輸系統(tǒng)功能

站間安全信息傳輸系統(tǒng)通常采用二乘二取二安全計算機平臺［8］，具有較高的安全性和可靠性；站間通信通道冗余，可靠性高；設(shè)備具有自診斷功能，可維護性高；與室外無電氣連接，具有良好的防雷和電磁兼容特性。站間安全信息傳輸系統(tǒng)主要包括以下功能：（1）站間安全信息傳輸；（2）繼電器狀態(tài)的安全采集；（3）繼電器狀態(tài)的安全驅(qū)動。

在此以CXG-js型站間安全信息傳輸系統(tǒng)（簡稱CXG）為例，分析站間安全信息傳輸系統(tǒng)的故障辨識及處理流程。

3 CXG工作原理

CXG雙系獨立采集繼電器的前（后）接點，并將采集到的繼電器狀態(tài)通過站間安全通信發(fā)送給鄰站，鄰站CXG控制相應(yīng)繼電器輸出。在半自動閉塞區(qū)間可以用于傳輸64D電路的ZDJ和FDJ繼電器動作信息，也可用于場聯(lián)之間信息的透明傳輸。CXG也可適用于其他車站之間的繼電器信息的透明傳輸。

CXG啟動由傳輸初始化、設(shè)備自檢、與鄰站CXG建立通信3個過程組成，并有相應(yīng)的信息顯示，具體動作如下：

（1）CXG初始化：上電、復(fù)位后，將安全相關(guān)變量初始化為安全側(cè)；

（2）CXG自檢：檢查各模塊單元工作是否正常，檢測到故障時，應(yīng)保持輸出繼電器為落下狀態(tài)，并發(fā)出故障報警信息；

（3）與鄰站CXG建立通信：當(dāng)與相鄰站通信建立失敗時，本站應(yīng)發(fā)出報警信息，同時按站間通信故障處理；當(dāng)與鄰站通信建立成功，無報警信息且工作狀態(tài)信息表示正常，CXG進入正常工作模式。

CXG進入正常工作模式，源站CXG采集本地站間條件信息后，通過傳輸通道將站間信息傳送給目的站的CXG；目的站CXG根據(jù)接收到的站間信息，輸出站間條件信息。

CXG具有完善的故障診斷和報警功能，系統(tǒng)與集中監(jiān)測接口，將自身的工作狀態(tài)和報警信息發(fā)送給集中監(jiān)測系統(tǒng)。

CXG組成結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 CXG組成結(jié)構(gòu)

CXG采用二乘二取二安全計算機平臺，安全計算機平臺進行安全邏輯運算和站間安全信息協(xié)議的打包和解包。雙系分別采集同一繼電器的不同接點，分別驅(qū)動同一繼電器的不同線圈。系統(tǒng)通過通信板、交換機實現(xiàn)與鄰站的站間通信。系統(tǒng)設(shè)置獨立的維護板，對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行檢測診斷，發(fā)生異常進行報警。系統(tǒng)采用維護板通過串口RS422與集中監(jiān)測進行接口。CXG設(shè)備采用雙路220 V AC輸入，經(jīng)過防雷、濾波和UPS后，為DC 24 V電源模塊供電。DC 24 V電源模塊包括2個邏輯電源和2個接口電源，邏輯電源獨立為兩系供電，接口電源2個模塊之間相互冗余，邏輯電源2個模塊分別為Ⅰ系和Ⅱ系供電。CXG內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 CXG內(nèi)部結(jié)構(gòu)

4 CXG故障分析

根據(jù)CXG的特點，提出CXG故障分析方法。首先引入CXG故障模式引導(dǎo)詞集和故障對象引導(dǎo)詞集；然后采用全組合的方式對故障模式引導(dǎo)詞集和故障對象引導(dǎo)詞集進行組合，生成CXG的故障集。

4.1 CXG故障分析方法

根據(jù)CXG的組成結(jié)構(gòu)，分析系統(tǒng)潛在的故障模式，形成CXG典型故障模式引導(dǎo)詞集［10］，記為G；分析系統(tǒng)可能發(fā)生故障的對象，形成故障對象引導(dǎo)詞集，記為O。

首先，采用全組合的方式，對故障模式引導(dǎo)詞集和故障對象引導(dǎo)詞集進行組合生成CXG的故障集，記為F，即：F=G×O；

然后，根據(jù)CXG的業(yè)務(wù)等知識，刪除F中不可能或不合理的故障，形成CXG最終的故障集；

最后，針對每類故障，分析故障現(xiàn)象、判斷方法、故障處理方法和故障對行車的影響，分析每類故障的故障處理流程（見圖3）。

圖3 CXG故障分析方法

4.2 CXG故障辨識

根據(jù)CXG的組成結(jié)構(gòu)，CXG典型故障模式引導(dǎo)詞集和故障對象引導(dǎo)詞集分別為：

G=｛故障，異常，斷電，斷開，斷線｝；

O=｛驅(qū)動板，采集板，看門狗板，電源板，主控板，機柜，AC/DC電源，機柜空開，機柜UPS，以太網(wǎng)通信板，交換機，光纖通道，繼電器，維護板，與集中監(jiān)測的連接線｝。

在故障模式引導(dǎo)詞集和故障對象引導(dǎo)詞集的全組合中，根據(jù)CXG使用經(jīng)驗刪除不合理的故障，CXG故障集F最終包括27條故障（見表1）。

表1 CXG典型故障

4.3 CXG故障分析

針對表1中的27條故障，結(jié)合CXG的功能，將故障類型劃分為11類，每類故障的具體內(nèi)容如下：

單系故障=｛外部干擾導(dǎo)致硬件檢測導(dǎo)向安全側(cè)，驅(qū)動板故障，采集板故障，看門狗板故障，電源板故障，主控板故障，本系電源異常｝；

雙系故障=｛機柜斷電后，立即上電，AC/DC電源故障，按照單系故障分別處理每一系的故障｝；

雙系掉電=｛機柜空開斷開，機柜UPS故障，機柜空開輸入端掉電，雙系空開斷開，AC/DC電源模塊故障｝；

單系離線=｛看門狗板故障與鄰站通信通道故障，以太網(wǎng)通信板故障，交換機故障，該通信站所在咽喉方向的光纖通道或通信尾纖故障，鄰站設(shè)備以太網(wǎng)通信板故障或交換機故障或通信尾纖故障｝；

Ⅰ系與Ⅱ系采集不一致=｛繼電器某一組接點故障，采集板故障，Ⅰ系或Ⅱ系采集斷線｝；

繼電器驅(qū)動采集不一致=｛繼電器故障，無法吸起或落下，采集板故障，繼電器驅(qū)動配線異常，繼電器采集配線異常｝；

繼電器采集錯誤=｛繼電器前后接點異常，采集板故障，采集配線異常｝；

以太網(wǎng)通信板故障=｛以太網(wǎng)通信板故障｝；

采集板故障=｛采集板異常｝；

驅(qū)動板故障=｛驅(qū)動板異常｝；

集中監(jiān)測與CXG連接異常=｛CXG維護板硬件故障，CXG與集中監(jiān)測的連接線異常｝。

根據(jù)CXG的維護要求，對每類故障從故障現(xiàn)象、判斷方法、故障處理方法和故障對行車的影響4個方面進行分析。以單系故障、Ⅰ系與Ⅱ系采集不一致和與鄰站通信通道故障3類故障為例，CXG故障分析分別見表2—表4。

表2 單系故障分析

表3 Ⅰ系與Ⅱ系采集不一致分析

表4 與鄰站通信通道故障分析

4.4 CXG故障處理流程

針對每類故障，為提高CXG的可維護性，需分析CXG故障的處理流程。以單系故障為例進行分析：單系故障不影響行車，但運用于半自動閉塞線路時，兩站之間無法辦理區(qū)間閉塞操作；運用于場間聯(lián)系時，2個場之間無法辦理場間作業(yè)。進一步，如果另一系繼續(xù)發(fā)生故障會直接影響行車。單系故障需要立即處理，處理流程見圖4。

圖4 單系故障處理措施

5 結(jié)束語

以CXG-js型站間安全信息傳輸系統(tǒng)為例，分析站間安全信息傳輸系統(tǒng)的工作原理，提出基于故障模式引導(dǎo)詞集和故障對象引導(dǎo)詞集的故障分析方法，對站間安全信息傳輸系統(tǒng)進行了詳細(xì)的故障分析，形成站間安全信息傳輸系統(tǒng)的故障集、故障分析和故障處理流程，為提高站間安全信息傳輸系統(tǒng)的可維護性提供技術(shù)支持。