孫守江，孫一鵬

（1.牡丹江電務(wù)段，黑龍江 牡丹江 157000；2.哈爾濱北方防務(wù)裝備股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

監(jiān)控裝置是用于防止列車冒進(jìn)信號、運行超速事故的重要行車設(shè)備，而機(jī)車信號就是監(jiān)控裝置的千里眼，通過識別地面信息來輔助監(jiān)控裝置下達(dá)正常運行、限速運行或是停車的指令。所以，機(jī)車信號設(shè)備穩(wěn)定可靠地運行，對監(jiān)控裝置發(fā)揮防止“兩冒一超”功能起到了不可或缺的作用。而要提升機(jī)車信號設(shè)備運用維護(hù)質(zhì)量，通過機(jī)車信號運行記錄文件分析來發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，就是一種極其重要的手段。下面對機(jī)車信號設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)、原理、功能進(jìn)行簡單介紹，并在此基礎(chǔ)上就機(jī)車信號分析的相關(guān)問題逐一探討（因篇幅限制，本文統(tǒng)一使用科佳信號主機(jī)作為分析用例）。

1 機(jī)車信號設(shè)備組成結(jié)構(gòu)和基本功能

（1）機(jī)車信號組成結(jié)構(gòu)和基本原理。JT-C 型機(jī)車信號車載系統(tǒng)由機(jī)車信號主機(jī)、機(jī)車感應(yīng)器、機(jī)感接線盒、連接電纜以及燈機(jī)構(gòu)等組成。當(dāng)機(jī)車運行至有碼區(qū)段后，機(jī)車運行方向第一輪對將軌道電路短路并形成短路電流。短路電流會在鋼軌上產(chǎn)生一個磁場，機(jī)車感應(yīng)器切割這個磁場時會產(chǎn)生一個感應(yīng)電動勢，這個感應(yīng)電動勢就是機(jī)車信號接收到的電碼化信息。主機(jī)板對這個信息進(jìn)行數(shù)字化處理后輸出點燈信號，通過燈機(jī)構(gòu)向司機(jī)反映運行前方地面信號機(jī)的顯示狀態(tài)，并向LKJ2000 型監(jiān)控裝置提供速度等級、燈顯、絕緣節(jié)以及其他信息。

（2）機(jī)車信號主機(jī)是一個有機(jī)整體，其組成結(jié)構(gòu)和各插件基本功能如下。a. 機(jī)車信號主機(jī)由記錄板、主機(jī)板A、主機(jī)板B、連接板、電源板一、電源板二組成。b.主機(jī)板是機(jī)車信號系統(tǒng)的核心設(shè)備，JT-C 型機(jī)車信號有2 塊完全相同的主機(jī)板，采用2 乘2 取2 的方式進(jìn)行工作，同時采集輸入的電碼化信息，各自進(jìn)行雙路譯碼后輸出，兩塊主機(jī)板輸出信號進(jìn)行比較，一致時方能輸出點燈信號。主機(jī)板A 與A 路接收線圈、電源板一構(gòu)成一套系統(tǒng)，主機(jī)板B 與B 路接收線圈、電源板二構(gòu)成一套系統(tǒng)，形成雙機(jī)熱備冗余，保證在一套機(jī)車信號設(shè)備故障的情況下系統(tǒng)能夠正常工作。主機(jī)板上的跳線可以根據(jù)使用環(huán)境的不同進(jìn)行調(diào)整，保證機(jī)車信號在各種發(fā)碼制式、電化或非電化等情況下能夠正常工作。c. 連接板可以實現(xiàn)人工切換工作主機(jī)、自動根據(jù)端位條件選擇接收線圈、完成電源分配等功能。d.記錄板可以實時記錄機(jī)車信號設(shè)備工作狀態(tài)、機(jī)車輸入條件、乘務(wù)員操作和機(jī)車感應(yīng)器接收到的原始地面信號。它通過電氣隔離的總線與主機(jī)板連接，同步采集運行狀態(tài)信息，使用512 MB 的CF 卡作為存儲器。它通過數(shù)據(jù)線與機(jī)車安全信息綜合監(jiān)測裝置進(jìn)行通訊，實時接收機(jī)車號、車次、速度、公里標(biāo)等列車運行信息并與機(jī)車信號工作信息同步進(jìn)行記錄。e. 電源板一和電源板二具有基本相同的電路設(shè)計，通過電源模塊能夠把機(jī)車供給的直流110 V 電源（和諧內(nèi)5 型機(jī)車為74 V）轉(zhuǎn)換成機(jī)車信號設(shè)備工作需要的兩路48 V。其中一路輸出給信號主機(jī)各插件作為工作電源；另一路為由作為動態(tài)點燈電源，完成機(jī)車信號燈光輸出。當(dāng)主機(jī)板正常工作時，動態(tài)點燈電源正常輸出。主機(jī)板一旦發(fā)生故障，動態(tài)點燈電源停止輸出，滿足故障導(dǎo)向安全的原則。電源板一設(shè)計有“運行－測試”開關(guān)，在庫內(nèi)試驗無法轉(zhuǎn)換端位的情況下，開關(guān)轉(zhuǎn)換到測試位，通過按壓I、II 端按鈕人工選擇兩個端位的機(jī)車感應(yīng)器，可以很方便地完成機(jī)車信號發(fā)碼試驗。

（3）燈機(jī)構(gòu)。燈機(jī)構(gòu)一般安裝在司機(jī)室兩塊風(fēng)擋玻璃中間，采用雙面顯示，便于司機(jī)和副司機(jī)觀察燈機(jī)構(gòu)點燈狀態(tài)。在燈機(jī)構(gòu)的下面安裝有載頻切換開關(guān)，乘務(wù)員可以在機(jī)車操縱端通過載頻切換開關(guān)選擇上下行。載頻能否正常切換對機(jī)車信號是否正常工作有著舉足輕重的作用，現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)生乘務(wù)員載頻選擇錯誤導(dǎo)致的機(jī)車信號不上碼問題。

（4）機(jī)車感應(yīng)器。機(jī)車感應(yīng)器安裝在機(jī)車排障器后方，與機(jī)車牽引電機(jī)保持一定的距離，可以盡量減少電機(jī)產(chǎn)生的電磁干擾。它通過感應(yīng)鋼軌上的電磁信號，輸入到機(jī)車信號主機(jī)板。機(jī)車感應(yīng)器內(nèi)部均有兩個線圈，分別對應(yīng)主機(jī)板A 和主機(jī)板B，形成雙機(jī)熱備冗余。當(dāng)A 路或B 路發(fā)生機(jī)車感應(yīng)器線圈斷線、線圈短路、線纜斷線或短路等問題時，另一路仍然可以正常工作，完成地面信息接收譯碼和點燈輸出。機(jī)感接線盒把每端4個機(jī)感線圈兩兩串在一起，形成A、B 兩路機(jī)感接入機(jī)車信號主機(jī)。

（5）機(jī)車信號設(shè)備的功能。a. 接收和譯碼功能。JT-C 機(jī)車信號設(shè)備可接收ZPW-2000、UM71、極頻、移頻4 信息、移頻18 信息、交流計數(shù)等多種信號制式；通過數(shù)字芯片DSP 完成濾波、譯碼，避免了模擬電路電子元器件電特性發(fā)生變化導(dǎo)致的不穩(wěn)定性。b. 輸出機(jī)車信號信息。JT-C 型機(jī)車信號設(shè)備可通過繼電器控制輸出綠燈、綠黃、黃燈、黃2、雙黃、紅黃、紅燈、白燈、黃2 閃、雙黃閃、紅黃閃等11 種燈光，還可以向監(jiān)控裝置提供機(jī)車過絕緣節(jié)信息，滿足LKJ2000 型監(jiān)控裝置距離校正的需求。

2 機(jī)車信號記錄功能詳解

為了能夠更好地理解機(jī)車信號記錄分析的相關(guān)內(nèi)容，下面對機(jī)車信號記錄板的功能、波形存儲、記錄信息內(nèi)容、存儲模式進(jìn)行詳細(xì)介紹。

（1）機(jī)車信號記錄板的功能是對列車運行過程中機(jī)車信號設(shè)備采集到的地面發(fā)碼信息、列車運行狀態(tài)信息、機(jī)車信號工作狀態(tài)進(jìn)行存儲。它安裝在機(jī)車信號主機(jī)箱內(nèi)的第一插件位置，記錄存儲采用512 MB 容量的CF 卡（也可擴(kuò)充到2 GB 容量），數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲使用USB 數(shù)據(jù)接口，傳輸速率較高，便于作業(yè)人員進(jìn)行記錄數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲。也可以通過摘取CF 卡，將CF 卡內(nèi)信息使用專用接口轉(zhuǎn)儲到計算機(jī)中。它能夠?qū)崟r全面地記錄列車運行的車次、擔(dān)當(dāng)機(jī)車號、地面發(fā)碼制式、波形、幅值、列車運行速度、越過信號機(jī)編號、乘務(wù)員對機(jī)車信號的操作、機(jī)車端位、機(jī)車電源電壓等信息。因采用了隔離方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，保證了記錄板一旦發(fā)生故障不會影響機(jī)車信號設(shè)備的正常工作。

（2）機(jī)車信號狀態(tài)數(shù)據(jù)和波形數(shù)據(jù)的存儲。a. 記錄板采用512 MB 容量的CF 卡作為存儲器，實時采集存儲列車運行信息、乘務(wù)員操作情況、地面發(fā)碼波形、幅值等信息，CF 卡可擴(kuò)充為2 GB。b. 機(jī)車信號記錄數(shù)據(jù)可通過U 盤轉(zhuǎn)儲或CF 卡轉(zhuǎn)儲兩種方式進(jìn)行轉(zhuǎn)儲。U 盤轉(zhuǎn)儲一般用于正常狀態(tài)下機(jī)車信號設(shè)備工作狀態(tài)分析，CF 卡轉(zhuǎn)儲一般用于發(fā)生機(jī)車信號故障進(jìn)行波形、頻譜分析。

（3）機(jī)車信號記錄板主要記錄以下信息。a. 人工選擇條件，如乘務(wù)員選擇的上/下行條件、機(jī)車端位條件等。b． 機(jī)車信號輸出的燈光信息、速度等級信息、地面電碼化信息、過機(jī)信號等。c． 主機(jī)工作信息，如載頻、低頻、電壓幅值、主機(jī)跳線設(shè)置情況等。d. 主機(jī)工作條件信息，如外部供電電源信息、機(jī)箱溫度等。e． 監(jiān)控裝置提供信息，如擔(dān)當(dāng)牽引任務(wù)的車次、使用機(jī)車號、列車運行速度、監(jiān)控時鐘、前方信號機(jī)種類及編號等。

（4）機(jī)車信號波形記錄采用無壓縮方式，可以全面、真實地記錄機(jī)車信號運行狀態(tài)信息，一旦發(fā)生機(jī)車信號故障、列車運行事故后，可以提供可靠性極高的記錄數(shù)據(jù)。

3 機(jī)車信號分析處理系統(tǒng)構(gòu)成及功能

機(jī)車信號地面分析處理系統(tǒng)的主要作用是將車載記錄器的CF 卡內(nèi)信息通過讀卡器或U 盤轉(zhuǎn)儲后以圖文方式展示界面，具備自動統(tǒng)計分析、圖表展示等功能，其主要功能有。（1）圖像操作功能。 分析人員可以對波形圖像進(jìn)行進(jìn)行壓縮、拉伸，滿足個性化的分析需求。（2）播放操作功能。分析人員可以使用正常播放、逐頁查看等方式對記錄進(jìn)行分析，也可使用光標(biāo)逐個時間節(jié)點查看記錄的所有信息，便于找到發(fā)生問題的記錄，判定故障發(fā)生的具體原因。（3）頻譜分析功能。在發(fā)生故障的時間段，可以選擇一段波形放大后進(jìn)行查看，是否存在其他制式的干擾波形導(dǎo)致無法譯碼輸出?；蛘卟榭丛摃r段波形的周期、幅值、發(fā)停碼間隔等是否滿足機(jī)車信號譯碼輸出要求。

4 分析作業(yè)質(zhì)量存在問題，提升作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化水平

通過機(jī)車信號記錄文件分析，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備大、中、小、輔修作業(yè)和出、入庫檢測作業(yè)質(zhì)量是否存在簡化作業(yè)問題，并通過數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)作業(yè)存在的普遍性問題、傾向性問題，采取有針對性的整改措施，防范因檢查試驗不到位造成設(shè)備帶故障或隱患出庫。作業(yè)文件分析重點盯控以下項點：（1）作業(yè)人員是否按要求進(jìn)行開關(guān)機(jī)作業(yè)，設(shè)備自檢過程是否正常、是否能夠正常啟動。（2）作業(yè)人員是否按要求進(jìn)行端位轉(zhuǎn)換和發(fā)碼試驗，檢查機(jī)車信號各燈位信號能否正常接收、機(jī)車牽引端位發(fā)生變化機(jī)車信號能否正常收碼。（3）作業(yè)人員是否按要求進(jìn)行A/B 機(jī)切換試驗，檢查雙機(jī)熱備是否正常工作、有碼切機(jī)時能否保持信號正常接收和顯示。（4）作業(yè)人員是否按要求進(jìn)行上/下行切換試驗，檢查上下行切換是否能夠正常動作、切換后信號主機(jī)能否正常收碼。

5 分析發(fā)生機(jī)車信號工作異常原因，及時采取整治措施

機(jī)車信號運行途中發(fā)生不上碼、掉碼、變燈、無碼區(qū)段上碼等問題，均可以通過分析機(jī)車信號，調(diào)取發(fā)生故障時的機(jī)車運行信息和地面發(fā)碼情況，來綜合判斷具體故障原因。

（1）首先應(yīng)查看地面發(fā)碼低頻信息和載頻信息是否正常：ZPW-2000 上行載頻信息為2 000 Hz、2 600 Hz，下行載頻信息為1 700 Hz、2 300 Hz；移頻上行載頻信息為650 Hz、850 Hz，下行載頻信息為550 Hz、750Hz。ZPW-2000 制式機(jī)車信號低頻對應(yīng)的燈光見表1。

表1 ZPW-2000 低頻信息與機(jī)車信號燈光對應(yīng)關(guān)系表

如果載頻信息和低頻信息缺少任意一種或兩種都沒有，必然導(dǎo)致機(jī)車信號不上碼或者掉碼。

（2）其次查看地面信號的發(fā)碼制式對應(yīng)的接收電壓幅值是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，ZPW-2000 系統(tǒng)接收電壓應(yīng)不低于92.5 mV，移頻電化區(qū)段550 Hz 電壓不低于14.7 mV、650 Hz 電壓不低于13.5 mV、750 Hz 電壓不低于11.5 mV、850 Hz 電壓不低于9.2 mV，移頻非電化區(qū)段550 Hz 電壓不低于5.18 mV、650 Hz 電壓不低于4.72 mV、750 Hz 電壓不低于4.35 mV、850 Hz 電壓不低于4.16 mV，交流計數(shù)非電化區(qū)段電壓不低于10 mV，電化區(qū)段不低于8.6 mV。主機(jī)接收電壓小于機(jī)車信號靈敏度的要求，將會導(dǎo)致機(jī)車信號無法正常接收譯碼。

（3）再次查看信號主機(jī)的工作狀態(tài)是否正常，是否存在電源電壓異常波動、工作機(jī)是否來回切換、“A 機(jī)故障”和“B 機(jī)故障”欄是顯示故障，以上記錄出現(xiàn)問題必然導(dǎo)致信號主機(jī)不能正常工作。如果發(fā)生故障，應(yīng)查看設(shè)備故障代碼，通過代碼分析信號主機(jī)的具體故障點。

（4）此外，應(yīng)查看機(jī)車是否只在當(dāng)前地點發(fā)生異常，如果機(jī)車信號在相鄰的運行區(qū)段均上碼正常，則排除機(jī)車故障的可能性，通知現(xiàn)場信號車間重點查找軌道電路和發(fā)碼設(shè)備質(zhì)量問題。還可以調(diào)查經(jīng)過該地點的其它車次是否上碼正常，來輔助判斷是否為地面設(shè)備問題。

（5）還可查看機(jī)車信號接收到地面碼后是否在規(guī)定的時間內(nèi)點燈輸出，如果超出了規(guī)定時間無點燈輸出，且電壓靈敏度符合要求，則可判定為機(jī)車信號故障。機(jī)車信號設(shè)備ZPW－2000 信息應(yīng)變時間的規(guī)定：綠5 燈1.2 s，綠4 燈1.0 s，綠3 燈2.0 s，綠2 燈1.9 s，綠燈2.0 s，綠黃燈1.7 s，黃2 燈1.6 s，黃燈1.4 s，雙黃1.3 s，雙黃閃1.2 s，黃2 閃1.2 s，紅黃0.9 s?？梢钥闯黾t黃燈應(yīng)變時間最短，綠燈應(yīng)變時間最長。

（6）機(jī)車信號掉碼原因分析。a. 發(fā)碼制式為極頻、交流計數(shù)等制式時，低頻信息極易受到外界干擾導(dǎo)致機(jī)車信號上碼慢或掉碼問題，通過對波形的分析，可以確定問題發(fā)生原因，如：交流計數(shù)50 Hz 制式時，如果機(jī)車干擾頻率同樣為50 Hz 且信號較強(qiáng)，就會淹沒有用信號，造成機(jī)車信號無法譯碼輸出；如果接收交流制式信息時，機(jī)車信號主機(jī)同時收到了移頻550 Hz－移頻850 Hz 信號，機(jī)車信號會判斷同時接收兩種制式信息，也無法譯碼輸出。b. 如果機(jī)車信號設(shè)備在停車狀態(tài)下能夠正常上碼，而在低速度運行時發(fā)生掉碼現(xiàn)象，則判斷可能為機(jī)車信號設(shè)備插件接觸不良，列車低速運行狀態(tài)下振動較大造成設(shè)備無法正常工作。

（7）有碼區(qū)段錯誤上碼。這種問題一般是地面發(fā)碼信息錯誤，通過分析錯誤上碼時的載頻和低頻信息、位置信息等，就可以判定發(fā)生問題的地點和原因。

6 分析特殊信息

根據(jù)機(jī)車信號主機(jī)使用的不同車型，檢查主機(jī)板跳線設(shè)置是否正確，防范信號制式設(shè)置錯誤造成運行中機(jī)車信號設(shè)備不上碼。

ZP1：設(shè)置為“0”，主機(jī)適用于電化區(qū)段運行，設(shè)置為“1”，主機(jī)適用于非電化區(qū)段運行。

交流計數(shù)制式設(shè)置：接收交接50 周信號，JL1/JL2設(shè)置為10，主機(jī)適用于非電化區(qū)段運行；接收交流25周信號，JL1/JL2 設(shè)置為01，主機(jī)適用于電化區(qū)段運行。

移頻制式設(shè)置：YP1/YP2/YP3 設(shè)置為100 時，主機(jī)適用于非電化區(qū)段運行；YP1/YP2/YP3 設(shè)置為010 時，主機(jī)適用于電化區(qū)段運行。

UM71、ZPW-2000 制式設(shè)置：ZPW1/ZPW2/ZPW3設(shè)置為100，電化和非電化區(qū)段主機(jī)板統(tǒng)一使用此設(shè)置方式。

以上各項設(shè)置在現(xiàn)場使用中須有機(jī)結(jié)合使用，如ZP1 設(shè)置為“1”時，即選擇非電化區(qū)段，那么分析各制式主機(jī)跳線設(shè)置，則交流計數(shù)須選擇交流“10”、移頻須選擇“100”、ZPW-2000 須選擇“100”。

分析人員分析主機(jī)板設(shè)置方式時，首先必須知道該車型屬于內(nèi)燃還是電力機(jī)車，內(nèi)燃機(jī)車應(yīng)為非電化主機(jī)，電力機(jī)車應(yīng)為電化主機(jī)，據(jù)此首先確認(rèn)ZP1 的設(shè)置是否正確，不一致則為主機(jī)板制式使用錯誤。如果分析中發(fā)現(xiàn)ZP1 設(shè)置為電化而主機(jī)板各制式設(shè)置存在非電化情況，或者反過來ZP1 設(shè)置為非電化而主機(jī)板各制式設(shè)置為電化情況，均為主機(jī)板跳線設(shè)置錯誤。錯誤的設(shè)置一旦運行到對應(yīng)區(qū)段，便會導(dǎo)致機(jī)車信號不上碼故障，引發(fā)行車概況甚至事故。

7 分析設(shè)備存在的隱患問題

（1）通過分析機(jī)車信號的全程運行記錄，檢查是否有異常的切機(jī)問題，如果某塊主機(jī)板不能正常工作，則工作過程中始終不能切到該塊主機(jī)板，如果人工切換，也會再次轉(zhuǎn)換到另一塊板工作。如果發(fā)現(xiàn)這樣的問題，就可以及時處置因作業(yè)人員未發(fā)現(xiàn)該問題而導(dǎo)致的故障隱患。

（2）通過分析也可以發(fā)現(xiàn)機(jī)車信號時鐘誤差大、不記錄TAX 箱傳送的列車運行信息、運行中制式頻繁變化、運行中頻繁記錄上電、機(jī)車型號和機(jī)車號記錄錯誤、記錄主機(jī)板故障、記錄主機(jī)板板內(nèi)故障（板內(nèi)多故障）、記錄機(jī)車信號線圈斷線、記錄主機(jī)板無碼切機(jī)、AB 機(jī)切換時記錄無主機(jī)、記錄電源電壓低或電壓高、記錄庫內(nèi)無主機(jī)并滅燈、記錄燈反饋故障、信號電壓波形不準(zhǔn)、主機(jī)板降級故障、跳線設(shè)置不正確、雙機(jī)記錄不一致等等問題，結(jié)合設(shè)備檢查確定產(chǎn)生問題的具體原因，及時采取相應(yīng)的整治措施。