信号集中监测系统采集方案及施工工艺1.docx
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信号集中监测系统采集方案及施工工艺1
信号集中监测系统采集技术方案
及施工工艺要求
2011年2月
集中监测系统安全需求
1.1.集中监测采集项目的安全边界
根据《铁路信号集中监测系统技术条件》，集中监测采集方案安全分析的范围在于监测系统所提供的采集传感器（互感器、光耦模块等）、隔离设备（光栅、阻抗匹配器、保险丝、空开等）、机柜（采集组匣、采集板）、工控机、联网设备等。
用于安装和固定采集传感器的组合架、继电器底座、侧面弹簧压接端子以及采样线缆等虽然不属于监测设备，但作为监测系统的一部分，监测厂家应该向设计院和施工单位提出相应的标准，并反映在施工图纸上。
1.2.集中监测采集项目的安全目标
1）采集设备与被测设备之间必须采用良好的电气隔离措施，任何情况下不得影响被监测设备的正常工作，符合故障-安全原则。
【709号文】6.1.3.
2）监测系统应满足铁道部颁布的铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护的相关规定。
【709号文】6.4.4.
3）采集器以及采集板卡须具有良好的阻燃性和电气特性。
【709号文】6.1.4.不能产生火、毒、高温、电、辐射等影响人身安全的故障。
4）对于监测系统内部安全分级为第一层次的采集项目（参见下文），参照机械室内继电电路器材设备的耐压防护等级，设备绝缘耐压≥AC3000V.
5）对于监测系统内部安全分级为第二、三层次的采集项目（参见下文），参照【709号文】6.4.7，设备绝缘耐压≥AC1200V.
1.3.集中监测采集方案安全分析的依据
✓运基信号【2010】709号文铁路信号集中监测系统技术条件
✓EN50124-1电子产品绝缘欧洲标准
✓TB/T1448-1982通信信号产品的绝缘耐压标准
✓铁运【2006】26号文铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见
✓GB/T7417-2001—AX系列继电器
✓科技运【2008】36号文铁路信号设备用电缆
✓TB10301-2009铁路工程基本作业施工安全技术规程
集中监测采集安全设计的一般规定
通过近期现场的设备故障情况看，当牵引回流通过道岔电缆进入室内后，其能量很大，往往超过一般的集中监测板件、组匣的耐压水平，更有甚者会超过继电电路器材，包括继电器接点、继电器接插件的耐压水平。
集中监测设备，尽管经过专门设计，耐压能力不低于继电电路的水平，遇有大电流可以自动断开检测通路，但在极限条件下，仍然难以抵挡可以烧损钢轨绝缘和转辙机设备的高压、大电流的冲击，所以也有一定的风险性。
通过规范信号集中监测产品的高压耐压能力，达到或在一定范围内高于继电电路器材的耐压水平，不引起被监测信号设备故障或者不扩大信号设备故障的范围（如不成为牵引电流在室内设备中最初的泄流点），这样，仍然可以发挥好监测设备的故障诊断与记录提示功能，为铁路的现代化做出更好的贡献。
1）对于安全等级为第一层次的采集项目，采集器的隔离设备和转换设备应就近（靠近采集点位置，如道表采集就是靠近分线盘）放置于组合架（柜）上，经隔离转换后再传回集中监测机柜，采集器外壳和封装采用铁道部指定的铁路信号专用继电器外壳和底座，符合标准GB/T7417-2001.内部器件必须与监测机柜地绝缘（大于25MΩ）。
其回路中不存在接地点，防止强压强流通过监测设备入地。
2）从采集器（板）端子引入内部母板之间的引线必须采用高温线（高温阻燃线，耐高温200℃）。
3）采集板或采集器电路板焊盘之间的距离符合EN50124的规定，并在输入端加入保险丝，当输入电压超出额定输入3倍以上且电流大于200mA时，输入回路高低端之间的保险丝断开，对外呈现断路状态。
对于道岔表示电压
规定对于超出AC3000V且电流大于200mA的强电流，输入回路高低端之间的保险丝断开，对外呈现断路状态。
对于输入只采用高阻隔离方式应被禁止。
4）采取如下措施保证采集器或采集板内部输入与输出之间、输入与电源之间的耐压都高于DC2500V。
a）电路板的布线严格遵照电磁兼容的设计准则（符合EN50124）：
高压部分与低压部分走线区域严格区分，一次侧电压输入端走线间隔（包括线与线，线与焊盘，焊盘与焊盘）至少2mm,一次侧电压输入500V以上的走线间隔大于5mm；如不能满足须开宽度大于1mm的隔离槽进行防护。
b）采集器或采集板输入端与输出端之间应采用电压互感器、线性光耦与DC/DC变压器隔离等器件或措施，确保内部器件故障不反向传递到输入端。
隔离电压标准须达到DC2500伏。
在二次的电源处串接入保险丝，即使存在高压将一次与二次电路击穿，保险丝也将及时熔断，不会形成一、二次的电流回路，也避免了高压串入后级的机柜中。
c）各采集项目监测的内容和采集点线缆型号标准参见第三章“集中监测采集项目施工配线方案”。
5）防混线措施：
a）零散定型组合工厂内部生产，减少组合内部混线可能性。
b）从分线盘等采样端子至组合侧面采用插接化弹簧压接端子，减少了混线的可能性。
c）各采集线颜色区分，两端标签健全。
集中监测采集项目施工配线方案
3.1.集中监测采集项目采样点方案
3.1.1.外电网综合质量采集
外电网综合质量采集包括电压采集和电流采集，电压采集点在配电箱（电务部门管理）闸刀外侧。
电流采集使用开口式电流传感器，采集外电网配电箱闸刀内侧至电源屏输入之间电流。
外电网综合质量采集箱盒应靠近电务配电箱安装。
3.1.2.电源屏输入、输出电压、电流采集
集中监测系统通过串行总线与智能电源屏接口并获取输入、输出电压、电流等信息。
非智能电源屏输入、输出电压采集点在电源屏保险后端，即电源屏自身设置的保险丝或空开的输出端。
3.1.3.电缆绝缘监测采集：
电缆绝缘测试采集点在室内外分线盘端子上。
电源屏电压电缆不进行绝缘测试。
电缆绝缘测试的规定如下：
●绝缘测试严格按照维规规定进行周期测试。
●集中监测绝缘测试界面上增加“天窗点内人工启动”提示，维护人员确认后输入用户名及密码，才能进行绝缘测试。
3.1.3.1.道岔电缆绝缘测试
交流转辙机：
X4，X5。
直流转辙机（含六线制道岔）：
X3，X4。
驼峰快动道岔：
X5，X6或X3，X5根据不同道岔的表示回线和动作回线不同而定。
道岔电缆绝缘测试采用人工启动的方式，其配线规则参见4.2。
3.1.3.2.信号机点灯电缆绝缘测试
原则上测试各类信号机的点灯回线。
进站\进路信号机：
LUH，HH，YBH（根据实际名称变化和增减）
出站信号机：
LUH，HBH（根据实际名称变化和增减）
区间信号机：
LH，UH，HH（根据实际名称变化和增减）
调车信号机：
BAH
3.1.3.3.轨道电路电缆绝缘测试
原则上只测试轨道区段的接收端回线。
轨道区段：
DGH（包括一送多受区段的DG1H，DG2H等）。
电码化区段独立的发码回线：
FMH（如四线制ZPW2000发码区段）。
区间轨道区段：
发送回线（FSH）和接收回线（JSH）。
3.1.3.4.场间联系电路电缆绝缘测试
只采集场间联系电源回线。
3.1.3.5.半自动闭塞电缆绝缘测试
半自动闭塞外线不进行绝缘测试。
原因如下：
1.半自动闭塞外线安装有防雷元件，不但本站有、区间有（通信系统在线路上安装有防雷元件）、对方站也有，因此测试时必须两站同时拔防雷元件。
2.如果测试闭塞线对地绝缘时，此时半自动闭塞线正向邻站传送电压信号，绝缘测试的500V直流电压加到闭塞的外线上，有可能造成闭塞的线路继电器误动。
3.1.3.6.灯丝报警回线
测试DS1，DS2，DS3。
3.1.3.7.电话回线
因为绝缘测试无法反映出电话线的通信质量，故电话回线不进行绝缘测试。
3.1.3.8.其它
LEU（有源应答器）输出电缆，注意LEU、ZPW2000A的供电电源电缆不进行绝缘测试，因为其设备耐压达不到500V。
灾害（YWJ）接收电缆等其它独立输出电缆进行绝缘测试。
3.1.4.电源对地漏泄电流测试
测试电源屏隔离输出的电源电缆。
包括信号机电源，轨道电源，道岔动作电源，道岔表示电源，闭塞电源，联锁电源，列控电源，TDCS/CTC电源，集中监测电源，电码化电源，稳压备用电源等交直流电源。
其中电源屏输入和不稳压备用为非隔离电源，不测漏流。
所有漏流采集配线必须从电源屏自身设置的保险或空开隔离输出后级端子上采集，并通过集中监测设置的0.3A的保险丝隔离后再进入绝缘漏流测试组合。
电源对地漏泄电流测试规定如下：
●电源对地漏泄电流测试严格按照维规规定进行周期测试。
●集中监测电源对地漏泄电流测试界面上增加“天窗点内人工启动”提示，维护人员确认后输入用户名及密码，才能进行电源对地漏泄电流测试测试。
3.1.5.转辙机监测
3.1.5.1.交流转辙机监测
电压采集：
断相保护器前级接点11,31,51
电流采集：
将断相保护器21,41,61输出至后续电路的线缆在电流传感器穿芯采集。
1DQJ状态采集：
使用开关量采集模块采集1DQJ/1DQJF继电器的41和43接点。
道岔分表示状态采集：
采集DBJ和FBJ的一组空接点的前接点。
3.1.5.2.直流转辙机监测
四线制道岔电流采集：
使用电流传感器穿芯方式采集从分线盘X4到道岔组合侧面的电缆。
孔内线上电流流向需与电流传感器标注方向一致。
六线制道岔采集：
使用两个电流传感器分别采集1DQJ至2DQJF的111和121之间的两根电流去线。
孔内线上电流流向需与电流传感器标注方向一致。
1DQJ状态采集：
使用开关量采集模块采集1DQJ继电器的41和43接点。
道岔分表示状态采集：
采集DBJ和FBJ的一组空接点的前接点。
3.1.6.道岔表示电压监测
道岔表示电压采集室外分线盘上的表示线端子
交流转辙机：
定位采集X4和X2，X4为正，X2为负。
反位采集X3和X5，X3为正，X5为负。
直流转辙机
定位采集X1和X3，X1为正，X3为负。
反位采集X3和X2，X3为正，X2为负。
3.1.7.轨道电路监测
交流连续式轨道电压采集轨道测试盘上的交流电压和直流电压，也可采集轨道组合侧面端子。
25hz相敏轨道电压采集同上，另外需增加局部电源采集，并且与所采集的咽喉轨道区段相对应。
注意轨道电压的同名端不能接反。
高压不对称轨道峰值电压及电压波形采集译码器端子1、2（3）。
接收端波头有效值电压采集译码器端子21、22。
接收端波尾有效值电压采集译码器端子41、42。
需定义采样电线的颜色区分电压的正负。
轨道占用及空闲状态是采集GJ继电器（或轨道复示继电器）的一组空接点（也可用开关量采集器采集半组接点）。
对于25Hz二元二位继电器，本身第4组
接点为空接点，可采集二元二位组合侧面。
对于微电子轨道只能采集GJ继电器（或轨道复示继电器）的空接点。
3.1.8.集中式移频信息监测
站内电码化发送电压以及集中式有绝缘轨道电路发送电压采集发送盒的功出电压。
将发送盒功出两根线的其中一根经电流传感器穿孔采集移频发送电流。
集中式有绝缘轨道电路移频接收电压采集移频接收盒上限入电压（与测试孔并联）。
对于ZPW2000系列等无绝缘轨道电路，原则上从接口获取轨道信息。
3.1.9.列车信号机点灯回路电流采集
站内信号机电流采集信号点灯电路始端电流，通过电流传感器穿孔采集。
3.1.10.半自动闭塞监测
半自闭电压采集半自动闭塞分线盘X1，X2。
电流采集将X1经过电流传感器穿孔采集。
3.1.11.熔丝报警采集
熔丝报警采集室内排架熔丝报警盒的报警端子。
3.1.12.防灾异物侵限电压采集
采集防灾侵限电压过防雷之后至防灾继电器（YWJ）线圈之间，防灾系统与列控系统系统分界口直流电压。
3.1.13.灯丝报警采集
灯丝报警从智能灯丝报警器的接口获取报警数据。
通信方式：
CAN总线通信。
3.1.14.联锁接口
通信方式：
RS422串口通信。
采用光电隔离方式。
3.1.15.TDCS\CTC接口
通信方式：
422串口通信。
采用光隔隔离方式。
3.1.16.列控接口
通信方式：
网络通信，有安全保障措施。
3.1.17.ZPW轨道电路接口
通信方式：
网络通信、两端增加防病毒软件。
3.2.集中监测采集项目采样线性标准
配线名称
推荐型号
备注
绝缘采集配线
0.4平方阻燃软线，型号为ZR.RV0.4（23/0.15）
漏流采集配线
0.75平方阻燃软线，型号为ZR.RV0.75（42/0.15）
交流转辙机电压采集配线
0.4平方阻燃软线，型号为ZR.RV0.4（23/0.15）
交流转辙机电流穿芯采集线
与原组合内部配线型号一致。
传感器输出配线
0.4平方阻燃软线，型号为ZR.RV0.4（23/0.15）或0.2平方阻燃护套线。
直流道岔电流穿芯采集线
与原配线型号一致。
道岔表示电压采集线
使用0.75平方双绞塑胶阻燃软线，型号为ZR.SRV2*0.75（42/0.15）。
颜色为一红一蓝，红为正，蓝为负
轨道电压采集线
0.4平方阻燃软线，型号为ZR.RV0.4（23/0.15）
移频发送电压采集线
双绞屏蔽软线（ZR_RVVSP2*12*0.15）
移频发送电流采集线
使用与原移频功出线型号相同的线型
移频接收电压采集线
双绞屏蔽软线（ZR_RVVSP2*12*0.15）
屏蔽层在组合架端接地
信号机电流采集线
使用与原信号机点灯去线同型号的电流采集线
半自动闭塞采集
电压采集使用0.4平方阻燃软线，型号为ZR.RV0.4（23/0.15）电流采集使用与原配线相同的型号
外电网质量采集
0.75平方阻燃软线，型号为ZR.RV0.75（42/0.15）
熔丝报警采集
0.4平方阻燃软线，型号为ZR.RV0.4（23/0.15）
422/232通信线
两芯线使用双芯0.4平方对绞屏蔽线，型号为SRVVP2*0.4（23/0.15）。
4芯线使用4芯0.4平方屏蔽线型号为RVVP4*0.4（23/0.15）。
CAN通信线
双芯0.4平方对绞屏蔽线，型号为SRVVP2*0.4（23/0.15）。
12V电源线
组合架（柜）间电源线不小于1平方阻燃护套线
模块内部环线不小于0.4平方阻燃软线。
5V电源线
组合架（柜）间电源线不小于0.75平方阻燃护套线。
模块内部环线不小于0.4平方阻燃软线。
网线
超5类屏蔽网线
机柜220电源输入线
使用阻燃护套线，线径不得小于2.5平方。
集中监测采集方案
根据运基信号【2010】709号文件的要求，集中监测系统实现了对电源屏、轨道电路、道岔、信号机等信号设备的监测，根据第三章的采集内容并结合第一章的安全需求，可以将这些采集项目分成三个安全层次：
第一层次的采集项目是直接与分线盘相连的电压采集项目，且信号设备本身没有防护措施的，安全性要求最高。
这类采集项目有：
✓道岔表示电压、
✓绝缘测试（道岔部分）
第二层次的采集项目是与被监测设备直接连接，但信号设备本身具有防护措施，属于室内采集项目的，其安全性要求次之。
这类项目有：
✓外电网输入相电压、线电压
✓电源屏输入电压、电源屏输出电压
✓电源对地漏泄电流测试
✓交流连续式轨道电路轨道继电器交流电压、直流电压
✓25Hz相敏轨道电路电压
✓高压不对称脉接收端波头、波尾有效值电压，峰值电压，电压波形
✓移频电码化电压和移频发送、接收电压
✓半自动闭塞线路电压监测
✓站间联系电压
✓防灾异物侵限电压
✓交流转辙机动作功率
✓电缆绝缘测试（不含道岔电缆）
✓6502站SJ封连报警
第三层次的采集项目是实施可靠的监测项目,实现方案比较成熟，基本采用半组接点、电流互感器采样、或全空接点（光耦隔离）采样，不存在安全性问题，这样的项目有：
✓外电网输入电流（监测自采集）
✓电源屏输出电流（监测自采集）
✓智能电源屏接口而来的电源屏输出电压、电流
✓驼峰JWXC-2.3轨道继电器工作电流
✓计算机联锁、列控中心、TDCS/CTC、智能电源屏、ZPW2000、有源应答器、计轴、环境监测等接口
✓直流转辙机动作电流（包括驼峰ZD7、ZK4）。
✓交流转辙机动作电流
✓列车信号机点灯回路电流
✓半自动闭塞线路电流
✓环境监测各模拟量和开关量
✓1DQJ状态采集
✓熔丝报警采集
✓控制台按钮和表示灯采集
4.1.道岔表示电压
4.1.1.采集原理
提速道岔控制电路原理图
提速道岔表示电压采样位置为：
定表电压采样位置：
分线盘X2、X4；
反表电压采样位置：
分线盘X3、X5。
ZD6道岔控制电路原理图
道岔表示电压采样位置为：
道岔定表电压采样位置：
分线盘X1、X3；
道岔反表电压采样位置：
分线盘X2、X3。
道岔表示采集结构示意图
如上图所示，道岔表示电压四根线引入道岔表示零散定型组合侧面，经继电器底座后进入继电器内部，经过隔离后进入采集器母板。
经过隔离转换后，采用现场总线方式通过光隔后进入接口通信分机。
接口通信分机位于监测机柜上，它的主要作用是将采集器传送的信息处理后送至监测站机。
采集器的工作电源经过保险防护后配线到道岔表示采集零散定型组合。
4.1.2.干扰异常影响及后果分析：
4.1.2.1.瞬间干扰（雷电、脉冲）：
道岔启动和表示电路不设防雷，存在雷电干扰的可能。
4.1.2.2.牵引回流侵入等极限情况：
1.外壳采用铁道部指定铁路信号专用继电器外壳和底座，符合标准GB/T7417-2001.相邻簧片之间的耐压值纵向为AC2000V，横向远远大于AC3000V。
2.道表电压采集线将同一组道岔的采样线可能产生高压的端子排列在对角线上，进一步提高了耐压值。
不同组道岔的采样线的输入端子之间空出一排端子，使得当一组端子信号出故障时不会影响到相邻组的输入信号。
3.每组道岔采样线之间隔一个端子，耐压为AC4000V以上。
4.采集器内部的防护措施参见4.1.3章节。
其端子之间、输入输出之间、输入与电源之间的耐压都高于DC2500V。
端子之间对于超出AC3000V且电流大于200mA的强电流，输入回路高低端之间的保险丝断开，对外呈现断路状态。
4.1.2.3.混线故障分析
●采样外线破皮造成的混线故障监测系统本身无法防护，只能由施工单位根据施工工艺标准进行防范。
另外，根据709号文信号集中监测技术标准，监测应与联锁同步开通，混线故障可以通过做一定的联锁试验检查出来。
●被采集电压在组合架通过继电器封装方式隔离后再进入监测机柜。
尽量减少中间环节。
●零散定型组合工厂内部生产，混线可能性较小。
从分线盘至组合侧面采用插接化
弹簧压接端子，减少了混线的可能性。
●根据设计图纸，各采集线必须标签健全。
4.1.3.采集器内部防护措施
1．外壳采用铁道部指定的铁路信号专用继电器外壳，阻燃。
相邻簧片纵向之间的耐压值为大于交流AC2000V,横向之间远远大于AC3000V。
继电器外壳的外部接触端子与内部电路板用阻燃的胶木隔离的，且间隔距离大于50mm以上，可保证即使外部接触端子由于击穿而打火时不会影响到继电器内部的电路板及元器件。
2．对于直流转辙机的道岔表示电压采集，配线图参见下表，一个采集器采集4组直流转辙机道岔表示电压。
直流转辙机
72
X1
82
X3
71
X3
81
X2
73
83
52
X1
62
X3
51
X3
61
X2
53
63
32
X1
42
X3
31
X3
41
X2
33
43
12
X1
22
X3
11
X3
21
X2
13
23
3
串行A
4
串行B
1
工作电源+
2
工作电源-
对于交流转辙机的道岔表示电压采集，考虑到强压侵入、最小爬电距离、器材质量等隐患，配线图参见下表，一个采集器采集2组交流转辙机道岔表示电压。
交流转辙机
72
82
71
X4
81
X2
73
83
52
X5
62
X3
51
61
53
63
32
X4
42
X2
31
41
33
X5
43
X3
12
22
11
21
13
3
串行A
23
串行B
1
工作电源+
2
工作电源-
电压输入端子如图排列，将同一组输入的有可能产生高压的端子隔开排列，进一步提高了耐压值。
不同组转辙机表示线的输入端子之间空出二排端子，使得当一组端子上的干扰信号不会影响到其它道岔设备。
3．
电压输入回路如上图所示，限流电阻高低端各采用1兆欧，2W的氧化金属膜电阻，当输入干扰脉冲信号峰值电压为AC3000V时，经测试证明，不会造成安全问题。
强电压输入经高阻分压取样后，弱电压信号（几百毫伏量级）进入后级处理电路，如下图所示，采集器内部采用厚膜集成电路，提高产品的集成度，减少占用的面积，可以留出更大空间来用于输入端隔离电路，保证焊盘之间的安全距离，提高产品整体安全性。
同时，后级电路中还配备了TVS管（瞬变电压抑制器）、线性光耦等措施可以防止因遭到类似高压冲击而串入后级的测量电路中，特别是线性光耦，其光传递的特性，彻底将输入侧和后级处理侧隔离开来，提高了模块耐高压的能力。
道岔表示采集结构示意图一
当出现极端情况，外部牵引回流串进室内分线盘，由于整个道表回路中不存在接地点，所以输入端子高低端之间的短路成为主要的问题。
当超过3000V的高压进入隔离电路时，一旦要在输入点之间形成短路，采集器输入端分压回路中串入的PTC（可恢复保险丝）元件在电流超过50mA时发挥作用，在几十至几百毫秒内将阻值变大到几M欧直至自身烧毁开路，而熔断保险丝（标称值为50mA）可在电流超过200mA时瞬间熔断，为防止输入高低端子间短路提供了双保险。
4.
道岔表示采集结构示意图二
限流电阻以如图方式焊接在电路板上，有效的提高了输入电压信号高低端之间的距离，同时，也防止电阻发热烧穿电路板，增加了安全性，隔离电路与继电器输入端子的接线采用阻燃的高温导线（200℃）。
限流电阻在电路板上排列的间距大于8mm，增加了不同输入电压组之间的耐压值，即使一组信号出故障后不会影响到其他组的信号。
同时，竖起的大电阻用一块固定板固定，保证大电阻不会在过车时因晃动而碰在一起，产生安全隐患。
大电阻焊接及固定方式如下图：
道岔表示采集结构示意图三
5．电路板的布线严格遵照电磁兼容的设计准则：
高压部分与低压部分走线区域严格区分，表示电压输入部分的走线间隔大于6mm；不同组道岔的输入线之间焊盘之间间隔大于6mm，如果不满足安全间隙，开宽度大于1mm的隔离槽，既提高模块的安全性能又减少了高压线路对低压部分的干扰，提高了线路的抗干扰能力。
6、传感器一次侧与二次侧之间采用光耦与DC/DC变压器隔离，耐压标准达到DC2500伏。
并且在二次的模块工作电源处串接入保险丝，即使存在高压将一次与二次电路击穿，保险丝也将及时熔断，不会形成一、二次的电流回路，也避免了高压串入后级的机柜中。
道岔表示采集结构示
升级会员 