信号集中监测系统.docx

1、信号集中监测系统信号集中监测系统一、信号集中监测系统结构及原理信号集中监测系统以主要信号设备为对象，以融合的现代传感器、现场总线、计算机网络通讯、软件工程及数据库等技术为手段，监测并记录设备运行状态、统计分析相关数据、加强设备管理，为信号维护管理部门掌握设备当前状态、进行故障分析、指导现场作业和管理提供科学依据，从而提高信号设备维护效率和维护水平。（一）信号集中监测系统功能1.模拟量监测功能外电网输入相电压、线电压、电流、频率、相位角、功率监测。电源屏输入电压、电流、输出电压、电流；25Hz电源输出电压、频率、相位角监测。电动转辙机道岔转换过程中转辙机动作功率、电流、动作时间、转换方向监测。道

2、岔表示交、直流电压监测。电缆绝缘监测。电源对地漏泄电流监测列车信号机点灯回路电流的监测集中式有、无绝缘移频自动闭塞区间移频发送器发送电压、电流、载频、低频，区间移频接收器轨入(主轨、小轨)电压，轨出1 、轨出2电压、载频、低频，区间移频电缆模拟网络电缆侧发送电压、接收电压、发送电流监测。环境状态的模拟量温度、湿度、民用空调电压、电流、功率监测。防灾系统与列控系统分界口处接口直流电压监测。站(场)间联系线路直流电压、场间联系电压、自闭方向电路电压、区间监督电压监测。2.开关量监测功能对按钮状态、控制台表示状态、关键继电器状态等开关量进行监测。列车信号主灯丝断丝状态监测。环境监控开关量监测。监测系

3、统接口功能，满足对计算机联锁、列控中心、TDCS/ CTC、智能电源屏、ZPW2000、有源应答器、道岔缺口等具有自诊断功能的信号设备，通过接口方式获取所需的状态信息和报警信息功能。3.故障报警监测系统根据设备故障性质产生三类报警和预警：一级报警：涉及到行车安全的信息报警。二级报警：影响行车或设备正常工作的信息报警。三级报警：电气特性超限或其它报警。预警：根据电气特性变化趋势，设备状态及运用趋势等进行逻辑判断并预警。4.特色功能从故障捕捉转向异常、趋势分析从单一的对设备故障进行捕捉转向全方位的对设备状态进行监控，当设备发生异常时通过声光报警通知维修人员对设备进行检修，防患于未然。（异常包括设备

4、电气特性的突降、波动变化等。）知识库系统的集中维护及分布升级知识库系统包括设备的特征值、报警的逻辑等内容。知识库在电务段进行集中维护，在维护的过程中可通过向导增、删、改设备的特征值和报警逻辑。站机可自动从服务器下载最新的知识库，然后站机可利用新的知识库进行新的分析，而站机程序无需升级。以维护为主线的人机界面展现铁路信号集中监测系统以设备维护为导向，作为一个“有经验”的信号工能自动的发现设备的故障和异常，从而大大的减轻维护人员的工作量。（二）信号集中监测系统环境指标1.设备正常运行适应的环境技术指标监测系统中的计算机设备场地应符合国家计算机机房场地标准要求。工作温度：0C 40C；相对湿度：不大

5、于90%；(室温+25C)。海拔高度：3500m。2.设备绝缘电阻、耐压指标设备绝缘电阻及耐压指标符合铁道部标准。在设备适用环境条件下，设备绝缘电阻：25M。在设备适用环境条件下，设备绝缘耐压：1200V。3.系统可靠性系统主要设备的平均无故障工作时间MTBF10000小时。（三）信号集中监测系统结构及原理信号集中监测系统由车站子系统、服务器子系统、终端子系统、维护工作站子系统组成。服务器子系统是整个监测系统的中心，采用双机热备方式运行，负责与所辖车站站机、监测终端等节点进行网络通信和数据交互、存储，并实现数据流调度和信息路由等功能；车站子系统是整个信号集中监测系统的基础部分，采集现场数据，并

6、进行初步处理；终端子系统一般由PC机、打印机、网络设备等组成，使用它调看管内车站信号设备状态、监测信息和网络状况，为各级电务调度和电务维修管理部门日常所使用；维护工作站子系统主要具备网管功能，根据需要也可以在维护工作站上配备监测终端的功能，由高性能PC机、显示器、打印机和网络设备组成。1信号集中监测系统采用“三级四层”的结构： 三级：铁道部、铁路局、电务段。四层：铁道部电务监测中心、铁路局电务监测中心、电务段监测中心及车站监测网。整个系统是基于TCP/IP协议之上的广域网络模式。系统总体结如图2-118所示：图2-118系统总体结构连接图服务器子系统（电务段中心设备）结构信号集中监测系统中的服

7、务器子系统设在电务段监测中心，服务器管理全线内所辖车站节点及与之相连的各类监测终端。它主要负责与车站及监测终端进行各种业务数据通信、数据处理、数据存储、数据流的调度；掌握所辖各站设备运用状态，并根据测试数据进行逻辑运算和判断，发出合理、适当的指令给各个功能模块，并协调各个功能模块之间的同步工作。与数据库通信，进行数据交换。应用服务器采用双机热备系统以增强系统的可靠性。服务器设备主要由服务器双机、磁盘阵列、KVM切换器、显示器、UPS电源、线路防雷设备以及相关网络通信设备等构成。服务器子系统设备结构图如图2-119所示：图2-119 服务器设备图服务器子系统设备接线图如图2-120所示：图2-1

8、20服务器子系统设备接线图3.车站子系统（车站站机设备）结构信号集中监测系统中的车站子系统设置在车站信号机械室内，是整个信号集中监测系统的基础部分，主要负责数据信息的采集、处理、存储、回放、界面显示及通讯，由1套采集设备、1台IPC工控机、1台显示器以及网络通信设备及通信防雷器件等组成。车站子系统设备结构如图2-121所示：图2-121 车站子系统结构示意图车站子系统网络通信设备包含路由器、交换机、协议转换器、通道防雷和配套线缆，它们安装在站机综合柜内，用于站机和服务器、邻站站机的网络通信。依据通信的需求，车站配置的网络设备会存在不同。车站子系统设备接线图如图2-122所示：图2-122车站子

9、系统设备接线图采集设备：信号集中监测采集机主要负责对监测数据的采集和预处理，按功能划分为综合采集分机、道岔电流采集分机、接口通信分机及各类采集单元，完成对车站信号设备状态和信息的采集。其它设备，如信号电源系统、计算机联锁系统、列控系统、ZPW-2000A轨道电路）、智能灯丝报警仪均采用通信接口的方式同站机相连，实现对此类相关信息的监测。4.终端子系统结构信号集中监测系统中的终端子系统设置在调度中心、综合维修车间、保养点工区等。监测终端设备可根据需要和类型进行部署和配置，一般由PC机、打印机、网络设备等组成，以PC机为核心，用网络设备接入信号集中监测系统数据传输网，显示器、打印机作为输出外设，鼠

10、标、键盘作为输入外设。各个监测终端根据控制和管理其权限进行人机操作，监测管内车站的站场信息、各类开关量、模拟量和报警信息、电务测试与维修信息等。终端子系统设备结构如图2-123所示：图2-123 终端设备结构图5.维护工作站子系统结构信号集中监测系统中的网络维护工作站子系统由商用PC机和打印机构成，通过TCP/IP网络协议接入监测系统网络。PC机安装网络管理软件、远程维护管理、杀毒服务器等软件，方便工作人员对系统进行操作维护。根据需要可以在网络维护工作站上配置系统的操作方式，功能包括：网管功能、系统操作、实时监视操作和历史信息查询等。维护工作站子系统设备结构和终端子系统设备结构基本相同。6.

11、信号集中监测系统组网方案信号集中监测系统网络通道采用2M专用数字通道。车站之间、车站至中继站、中间站、车站至电务段监测终端、车站至保养点均采用2M专用数字通道。由通信专业负责的通信传输系统为各站、保养点至电务段提供2Mb/s专用数字传输通道（通信系统与信号系统的接口位于信号设备机柜内）。专用数字传输通道需考虑通道的冗余、保护。监测系统网络通道如图2-124所示（以津秦客专为例）： 图2-124监测系统网络通道二、信号集中监测系统信息采集接口及连接方式（一）对自身具备监测能力的设备信息的采集监测对 CTC、列控中心、TSR、RBC、计算机联锁、智能电源屏、ZPW-2000A轨道电路设备、智能灯丝

12、报警装置等自身具备监测能力的设备信息的采集，通过接口通信，获取相关监测信息。集中监测与其它系统接口结线方式如图2-125所示：图2-125集中监测与其它系统接口结线示意图1与外电网的监测接口外电网采集是通过外电网监测单元实现的。外电网监测单元安装在信号机械室电务配电箱内。由采集机柜的C0层配一对12V电源线到外电网监测单元；外电网监测单元的采集信息输出到主机是通过一根RS485串口屏蔽线实现的，两端做好标识，一端直接插接到外电网监测单元的串口连接处。另外一端直接插接监测主机端COM3口。2与电源屏接口电源屏与集中监测主机之间只有一对屏蔽的RS485串口线即可，两端做好标识，一端直接插接到电源屏

13、监测单元的串口连接处，另外一端直接插接在主机端的COM4口。如图2-126所示图2-126集中监测与电源屏的接口3与联锁接口全线车站计算机联锁通过电务维护机将联锁的开关量信息和系统报警信息传至集中监测系统；联锁电务维护机通过串口与集中监测的数据通道，采用一根四芯屏蔽的RS422串口通讯线，根据集中监测与计算机联锁通信协议与集中监测进行信息交互。两端均需做好标识，主机端接COM7口。4与CTC的接口CTC系统与集中监测设备的接口设置在各CTC车站，CTC系统通过CTC维护机与集中监测站机联接，采用一根RS422四芯屏蔽的串口线通信，交互CTC设备状态信息和报警信息等。两端均需做好标识，主机端接C

14、OM8口。如图2-127所示。图2-127集中监测与CTC的接口5与列控中心的接口列控中心监测维护机通过以太网接口和集中监测设备通信，通信结构如下图2-128所示。图2-128集中监测与列控中心的接口列控维修机与监测主机之间通过一根RJ45屏蔽网线通信，两端均需做好标识，主机端接口直接接到机柜内交换机。需要根据由全路全局统一分配的网络IP地址分配规划分别给监测主机和列控维修机配置IP。6与ZPW2000接口ZPW-2000A轨道电路通过CAN总线与列控中心维护机连接，将轨道电路监测信息汇入列控中心，再由列控中心维护机统一提供给信号集中监测系统。7与RBC系统接口与临时限速服务器维护终端和RBC

15、的通用协议适配器VIA之间采用以太网接口通过专用数据网的通用协议适配器与集中监测系统接口。8与临时限速服务器接口TSRS向集中监测系统主要传送TSRS设备的运行状态信息。TSRS用以太网通过TSRM和集中监测系统连接。采用STP CAT5e/6网线连接，物理接口为RJ45，水晶头应采用金属屏蔽层并和网线屏蔽接合。（二）对分散安装的设备的模拟量、开关量的采集监测对分散安装的设备的模拟量、开关量的采集，主要采用传感器、模入板、开入板来采集，设备相互之间需采用标准电气接口，遵循铁道部统一的CAN通信协议（采集监测示意图见图8-4监测车站系统示意图）。1信号机点灯回路电流采集信号机回路电流采集是通过综

16、合分机的模入板来采集的。由采集机柜的C0层配一对12V电源线到信号机模块的首位，模块与模块之间使用环线连接，（电源要注意正负极，切记不要做反，以免烧毁模块。）另外，需要把开关电源的地线和综合分机的12V地线连接起来，形成回路后才能采集上来值。如图2-129所示。图2-129 信号机点灯回路电流采集图2熔丝报警采集熔丝报警采集是通过综合分机的开入板来采集的。3绝缘漏流采集绝缘采集通过综合分机的绝缘接口板来采集的，测试绝缘时通过开出板控制继电器动作选路，由绝缘表产生500V直流电压通过继电器选路后加载到电缆上来测量绝缘值的大小。对于漏流部分，在测试漏流的组合里面增加了一个漏流盒。漏流盒一般是在绝缘

17、组合柜就近安装，根据图纸配线到控制层。4道岔动作电流采集道岔动作电流采集是通过转辙机分机的转辙机采集板来采集的。动作和功率曲线通过道岔功率模块传送到转辙机采集板，1DQJ状态通过开关量采集器输出到转辙机采集板，定反表示通过采集DBJ和FBJ的空吸起状态接点来采集。功率模块和开关量采集器安装在道岔组合的后面，工作电源12V由机柜的开关电源提供。道岔表示电压采集是通过道岔II分机的道岔互感器板来采集的。采集方式如图2-130至图2-133所示。图2-130道岔动作电流采集图图2-1311DQJ模块采集图图2-132道岔定反表采集图图2-133道岔表示电压采集图5轨道信息采集轨道电压采集是通过轨道分

18、机的轨道互感器板来采集的。轨道继电器状态是通过轨道分机的开入板来采集的，采集点是轨道继电器的一组空落下接点。三、集中监测系统的操作及数据调看方法现在高铁和客运专线大多采用的是TJWX-2006型信号集中监测系统，下面以TJWX-2006型信号集中监测系统为例，介绍集中监测系统的操作。1集中监测系统服务器子系统操作（1）操作界面介绍信号集中监测系统服务器软件主界面包括网络节点树、网络节点列表、报警列表、标题栏、菜单栏、工具栏，如图2-134所示。图 2-134 软件界面标题栏：标题栏左侧为服务器软件的图标和软件名称。右侧为【最小化】、【最大化】、【关闭】三个按钮。菜单栏：信号集中监测系统服务器软

19、件的菜单栏有5项，分别是系统、查看、工具、设置、帮助。工具栏：信号集中监测系统服务器软件的工具栏如图2-135所示。图2-135 工具栏网络节点树：服务器界面左侧的节点树显示网络中的服务器节点、终端节点和站机节点。网络节点列表：网络节点列表显示各节点的名称、类型、IP地址、电报码、站码、连接状态、连接建立时间和最新活动时间等信息。和服务器通信正常的终端或站机其连接状态为“”，否则为“”。报警列表：报警列表实时显示站机的报警信息。列表中显示报警的车站名称、报警级别、报警名称、相关设备、报警时间、恢复时间信息。操作程序：服务器负责与所辖车站站机、监测终端等节点建立通信连接，进行网络通信和数据交互，

20、并实现数据流调度和信息路由等功能。（2）系统操作系统锁定：可以通过设置密码进行锁定和解锁系统。系统校时：可以对站机和终端进行校时。自动校时以服务器时间为标准时间同步连接点的时间。提取报表：通过提取报表功能可以将站机的模拟量历史报表提取并保存到服务器，以供终端查看。远程维护：远程维护主要包括本地服务器以及远程站机和终端的重启（重启进程）和操作系统的重启（重启系统）。通信数据：通信数据对话框用于查看服务器和相关节点的通信数据，以分析通信是否正常。属性设置：属性设置中设置服务器的提取站机数据时间和周期、校时时间和周期、报表的保存周期等属性。密码管理：用于管理系统的密码，包括站机和服务器使用的密码。在

21、对话框中显示当前的密码列表，选择一个密码后会显示其拥有的权限，权限包括密码管理、删除报警（三级报警）、调整模拟量修正系数及上下限、绝缘和漏流测试等。错误信息：可以打开系统错误信息查看对话框。版本信息：可以查看系统的版本信息。（3）异常问题处理运行过程中，如果出现系统异常导致程序无法正常运行，可尝试采取注销用户或重启系统两种方式进行处理。建议用户首先采取注销的方式。注销具体操作为：按下站机键盘上的【Ctrl】、【Alt】、【Del】键，进入系统注销界面，点击【注销】按钮，注销站机用户。站机用户注销后会自动再次登录，同时重新运行站机软件，使系统恢复正常。如果无法注销，或注销后仍无法恢复，可采取重启

22、工控机的方式。重启具体操作为：轻按工控机重启键，使站机重启。（4）系统使用过程中操作方面特别注意事项避免服务器在正常工作时直接断电；非故障状态下禁止插拔磁盘；服务器关闭时遵循关闭A机，关闭B机，关闭磁盘阵列的顺序；服务器开机时遵循先开磁盘阵列，等待2分钟后打开A机，再打开B机的顺序；系统参数中的逻辑处理参数关系到软件的逻辑处理，禁止随意修改。2集中监测系统站机子系统操作（1）操作界面介绍主界面：软件启动后，显示软件主界面。站机软件主界面如图2-136所示:图2-136站机软件主界面站机软件界面由标题栏、菜单栏、工具栏、实时报表区、站场显示区、实时报警区和状态栏组成。站机软件具有界面记忆功能，软

23、件退出时记录了实时报表区和实时报警区显示状态，下次启动时界面会自动恢复上次显示样式。标题栏：标题栏左侧显示站机软件图标、名称和本站站名。菜单栏：站机软件菜单栏根据用途分为测试功能菜单和监视功能菜单，两者之间可以通过工具栏中的【菜单切换】按钮进行切换。工具栏：工具栏中的按钮提供站机主要功能的快捷操作，方便常用功能的调用。实时报表区：实时报表区停靠在窗口的左侧，实时报表区显示监测开关量实时报表和模拟量实时报表。开关量实时报表显示开关量的名称和状态；模拟量实时报表显示模拟量名称、测量值等。站场显示区：站场显示区默认显示实时站场运用状态图，若要返回查看实时站场运用状态图，可点击工具栏的【显示站场】按钮

24、执行。执行站间透明操作时，站场显示区用于显示被透明站站场运用状态图或车站系统状态图。实时报警区：新报警产生时，报警栏会自动弹出，并在实时报警栏第一行位置显示该报警。报警产生时以红色字体显示，人工确认后以蓝色字体显示，报警恢复后以黑色字体显示。一级报警产生时字体会闪烁，人工确认后字体停止闪烁。一、二级报警产生时同时伴有声光报警，人工确认后停止声光报警。实时报警区界面如图10。状态栏：状态栏左侧实时显示鼠标指针指向的菜单命令和工具按钮的名称，菜单栏右侧实时显示网络连接状态、CAN连接状态和系统时间等。状态栏如图2-137所示：与被透明站的通信状态：通信正常时显示绿灯，通信无法建立时显示红灯。与服务

25、器通信状态：通信正常显示绿灯，通信中断显示红灯。CAN通信状态：有分机通信正常时显示为绿灯，所有分机通信中断时显示为红灯。系统时间：实时显示系统时间图2-137站机状态栏（2）系统操作系统启动：信号集中监测系统站机上电启动后，站机软件自动运行，启动过程中显示启动界面。当软件启动完毕，显示窗口进入站机程序主界面，此时可以在站机上进行相关操作。外电网综合质量监测：主要包括外电网输入相电压、线电压、电流、频率、相位角、功率等模拟量，断相、错序、瞬间断电等报警。外电网综合质量监测的报警内容有：二级报警：外电网三相电源断相报警；外电网三相电源错序报警；外电网电源断电报警。三级报警：外电网模拟量超限报警。

26、电源屏监测：主要包括电源屏输入电压、电流；电源屏各路输出电压、电流，25Hz电源输出频率、相位角；电源屏设备报警开关量等。电源屏报警内容有：二级报警：系统输入停电；模块、防雷等设备故障；电源屏输出断电报警。三级报警：电源屏模拟量超限报警。25Hz相敏轨道电路监测：主要包括轨道接收端交流电压、相位角。25Hz相敏轨道电路监测报警内容有：三级报警：25Hz相敏轨道电路模拟量超限报警。转辙机和道岔监测：主要包括道岔转换过程中交流转辙机动作功率、动作电流、动作时间、转换方向；道岔转换过程中直流转辙机动作电流、故障电流、动作时间、转换方向。道岔监测内容主要包括：道岔表示交流、直流电压。转辙机和道岔监测报

27、警内容有：一级报警：道岔挤岔报警。二级报警：道岔无表示报警。三级报警：道岔表示电压模拟量超限报警。列车信号机点灯回路电流的监测：列车信号机的灯丝继电器工作交流电流。列车信号机点灯回路电流监测报警内容有：三级报警：列车信号机灯丝继电器工作电流模拟量超限报警。电缆绝缘监测：电缆绝缘监测内容为电缆芯线全程对地绝缘。电源漏流监测：电源漏流监测内容为电源屏输出电源对地漏泄电流。电源漏流监测报警内容有：三级报警：漏流测试值模拟量超限报警。ZPW2000监测： 主要包括ZPW2000区间移频发送器发送电压、电流、载频、低频；送端电缆模拟网络电缆侧电压、电流、载频、低频；送端电缆模拟网络电缆侧主轨电压、载频，

28、低频，小轨电压、载频、低频，主轨入电压、载频、低频，小轨入电压、载频、低频，主轨出电压、载频、低频，小轨出电压、载频、低频；道床电阻；客专通信编码ZPW2000区段接收TCC编码控制命令。ZPW2000监测报警内容有：二级报警：轨道电路工作状态报警；轨道电路通信状态报警；轨道电路分析结果报警。三级报警：ZPW2000模拟量超限报警。防灾异物侵限监测：主要包括防灾系统与列控系统分界口处接口直流电压。防灾异物继电器监测报警内容有：一级报警：异物侵限报警；三级报警：异物继电器电压模拟量超限报警。列控业务接口信息监测：主要包括联锁接口进路、改方、信号降级、临时限速；邻站TCC边界、改方等；站场运用状态

29、图监测：主要包括车站的轨道、道岔、信号机、按钮、表示灯等的状态信息，计算机联锁发送的轨道停电、移频报警、联锁设备故障等报警信息；区间区段、区间信号机的状态信息。车站系统状态图监测：主要包括车站的信号集中监测子系统设备状态，计算机联锁子系统设备状态，列控子系统设备状态，CTC子系统设备状态，电源屏子系统设备状态，各子系统间、各子系统内部通信状态。车站子系统状态监测的报警内容有：二级报警：联锁系统报警；列控中心维护报警；CTC系统报警；电源屏报警；三级报警：信号集中监测子系统与计算机联锁、CTC、列控、ZPW2000、智能电源屏、智能灯丝等子系统通信接口故障报警；信号集中监测子系统监测采集机故障、

30、智能采集器通信故障；其它报警监测：除前文所述报警，信号集中监测子系统监测的报警还有：一级报警：列车信号机非正常关闭报警。二级报警：列车信号主灯丝断丝报警；熔丝断丝报警。预警：各种设备模拟量变化趋势预警。其他操作：除前文所述，系统还具备一些其他的功能。故障通知监测、报警屏蔽、显示菜单、帮助信息等。（3）异常问题处理系统运行过程中，如果出现异常，导致程序无法正常运行，可尝试采取注销用户或重启系统两种方式处理。（4）系统使用过程中操作方面特别注意事项避免站机在正常工作时直接断电；禁止带电情况下对采集设备进行插拔操作；电缆绝缘测试和电源漏流测试操作要严格遵守相关技术条件和规范；系统参数中的逻辑处理参数

31、关系到软件的逻辑处理，禁止随意修改。3集中监测系统终端子系统操作（1）操作界面介绍终端软件运行后，显示终端软件启动界面。当软件启动完毕，显示窗进入并停留在终端软件主界面，如图2-138所示终端软件主界面。图 2-138 终端软件主界面终端软件主界面由标题栏、菜单栏、工具栏、站场显示区、通讯状态区、实时报警区和状态栏组成。标题栏：标题栏左侧为终端软件的图标和软件名称。菜单栏：终端软件菜单栏包含了软件的功能选项，根据用途分为测试功能菜单和监视功能菜单，两者之间可以通过工具栏中的【菜单切换】按钮进行切换。测试功能菜单：包含【系统】、【电源】、【异物继电器】、【轨道】、【道岔】、【ZPW2000】、【列车信号机点灯回路电流】、【电缆绝缘】、【电源漏流】和【列控】菜单，测试功能菜单栏中的菜单项主要依据监测的设备不同而设置。监视