第一篇：微機監測系統在信號設備故障診斷中的分析

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鐵道信號

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微機監測系統在信號設備故障診斷中的分析

姓 名 學 號 院、系、部 班 號 完成時間

電氣工程系

2012年12月21日

摘 要

信號微機監測系統是鐵路重要的行車安全輔助設備，是鐵路裝備現代化的重要組成部分。為及時準確地診斷信號設備故障，本文探索了運用微機監測診斷信號設備故障的一些方法，即根據信號設備運用中的實時參數、動作曲線、日報表等有關信息，觀察參數和波形圖的變化趨勢，比較正常值與非正常值的關系，以正確判斷運用中的信號設備是否發生故障，從而達到控制故障發生，確保行車安全的目的。

關鍵詞: 微機監測 信號設備 故障診斷 動作曲線

Abstract

Railway computer monitoring system is important safety equipment for railway an important part of the modernization of railway equipment.To timely and accurate diagnosis signal equipment failure, this paper explores the using microcomputer monitoring diagnosis signal equipment failure of some of the method, according to the real-time signal equipment using parameters, action curve, and other relevant information daily reports, observing parameters and the change tendency of the wave figures, more normal and abnormal value in relation to a correct judgment of whether using signal equipment failure, so as to achieve control of faults, ensure safety purposes.Key words: Micro-computer monitoring Signal equipment Fault diagnosis Action curve

摘 要..............................................................2 Abstract............................................................3 引 言..............................................................5

一、微機監測系統簡介..............................................6

（一）、系統原理...............................................6

（二）、系統結構...............................................6

二、微機監測下的信號設備常見故障..................................8

（一）、分類...................................................8

（二）、信號設備故障原因.......................................8

三、利用微機監測系統進行故障分析的方法............................9

（一）、微機監測數據分析的原則.................................9

（二）、微機監測數據分析內容與要求.............................9 總 結.............................................................10 參考文獻...........................................................11

引 言

隨著我國鐵路建設的跨躍式發展，鐵路設備的管理與維護正逐步由人工或半人工化管理模式向智能化管理模式過渡，這就要求鐵路管理部門必須要有一套非常完備的監測系統能夠全面、深入的在信號設備、線路使用狀況、車輛運行狀況以及行車環境這些方面進行連續跟蹤、及時記錄、有效分析，目的是及時發現問題并能迅速解決問題，保證列車行駛安全。在此情況下，微機監測系統應用而生，該系統在網絡通信的基礎上將傳感器、現場總線、數據庫、軟件工程等技術與現場設備運行狀態融為一體。信號微機監測系統作為鐵路行車安全監測設備，是信號技術向高安全、高可靠和網絡化、數字化、智能化方向發展的標志之一。也是提高信號設備維護質量的重要技術手段，它能實時、動態、準確、量化地對信號設備進行在線監測，反映信號設備的運用質量、結合部分設備狀態，并對狀態信息進行儲存、重放、查詢、報警，對于防止違章作業，分析判斷故障，尤其對分析發現潛在性故障、瞬間故障和間歇性故障提供重要的手段和依據，對確保運輸安全發揮著重要的作用。

另一方面，微機監測設備作為電務故障診斷專家，其地位和作用越來越重要，同時為數據分析，掌握監測數據與設備狀態之間的內在聯系，及時發現信號設備故障隱患，預防故障發生提供了可能。信號故障與故障延時是反映信號設備安全運用的重要指標，如能有效地控制并減少設備故障的總量，故障延時總量就會隨之減少。因此，及時準確地診斷并積極處理信號故障就顯得十分必要。運用微機監測手段可以了解故障發生的原因、性質，并利于指導故障的處理。

一、微機監測系統簡介

（一）、系統原理

微機監測系統由上層監測設備(鐵道部、鐵路局)和基層監測設備(電務段、車間、車站)兩部分組成，用以監測本單位管轄內各車站信號設備運行狀態的網絡系統。

微機監測系統應用計算機和信息采集機實時監測各種信號設備，監測對象主要是模擬量監測和開關量監測。模擬量包括:軌道電路電壓、道岔動作電流、電源屏電壓、電纜絕緣電阻和電源對地漏泄電流等。開關量包括:控制臺按鈕和表示燈狀態、關鍵繼電器狀態、燈絲狀態、熔斷狀態和道岔表示缺口狀態等。

以TJWX一2000型信號微機監測系統為例來說明其原理。TJWX一2000型微機監測系統采用現場總線(CAN)技術、傳感技術、計算機網絡技術、數據庫及軟件工程技術，能實時動態、準確量化地反映信號設備的運用質量、結合部份設備狀態，并具有狀態信息儲存、重放、查詢和數據邏輯判斷功能。當電氣特性超標或違章作業進行局部節點封連時，均可以按照等級及時報警。同時，由于對設備的運用狀態能做到“心中有數”，“超標報警”，超前防范，防患未然，能使設備運用質量始終處于受控狀態，科學地指導現場合理維修，避免“過剩修”或“漏檢漏修”，保證列車行駛安全。

（二）、系統結構

TJWX一2000型信號微機監測系統由車站系統、車間機、電務段管理系統、上層網絡終端，以及廣域網數據傳輸系統五部分組成。

車站系統是微機監測系統的最基本單元，主要負責數據的采集、分類和處理，實現信號設備的實時監測和人機對話。它包括站機、采集機、機柜、隔離轉換單元等。站機作為一個車站的集中管理設備，集中處理各采集機采集的實時信息，并將信息進行顯示和存儲。同時，站機為操作人員提供人機接口，根據對信號設備監測的結果，實現車站作業狀態及設備運用狀態的實時顯示和各種數據的查詢功能。

車間機用于管理和查看所管轄車站的數據。車間機具有終端的所有功能，以終端方式連至監測系統，以人機對話方式查看管內站機的所有數據，并能顯示網絡通信結構拓撲圖和通信狀態。

電務段管理系統是電務段管內各站的微機監測數據和網絡通信的管理中心，是微機監測網絡系統的中樞部分。它包括一臺服務器和若干臺終端、打印機等外部設備以及一些通信設備。

上層網絡終端具有終端所有的功能。它以數據終端方式在電務段服務器上登陸，連至電務段監測網。上層終端可以通過專線或撥號隨時聯網。

廣域網數據傳輸系統把車站系統、電務段系統及上層網絡終端連接起來。廣域網數據傳輸系統完成IP數據包在各計算機間的傳輸，它包括路由器、調制解調器集線器等。路由器完成lP數據包的尋徑和轉發。調制解調器實現實現模擬信號和數字信號的相互轉換，使傳輸信號與通信線路相匹配。集線器用在電務段局域網中連接各計算機。

二、微機監測下的信號設備常見故障

（一）、分類

鐵路信號設備的故障總體上可分為電路故障和機械故障。電路故障分類按照設備的功能和故障的性質及現象進行分類，常見故障有:進路系統故障、信號復示器故障、解鎖故障和信號點燈故障及其它故障如閉塞設備和供電設備故障等;機械故障有道岔故障、轉轍機故障等。

（二）、信號設備故障原因

（1）材料不良，包括元器件變質、制造工藝缺陷。

（2）維修不良，主要是由于工作人員責任心不強、業務素質差等造成。（3）違章作業，主要是從事信號維修工作時不遵守章程。

（4）外界原因，自然界的影響、車及施工的影響、其他因素影響（如因線路長時間沒有列車或調車車列通過，造成軌面生銹，使軌道電路分路不良）

三、利用微機監測系統進行故障分析的方法

（一）、微機監測數據分析的原則

掌握技術標準。作為維護人員應了解信號設備正常工作的電氣參數，在查看微機監測采集的各項數據時，應掌握管內信號設備的類型及技術標準，電氣特性要求，以便及時發現電氣特性不達標的設備。

把握數據變化。除查看各項數據是否符合技術標準之外，還要觀察數據的波動情況，電壓（或電流）的波動幅度有多大、曲線的波動是平滑還是陡變、波動情況出現的頻率及當時站場的狀態等，依此判斷設備是正常波動還是出現了問題。

（二）、微機監測數據分析內容與要求

重要設備狀態。計算機聯鎖、列控中心、CTC、智能電源屏等電子設備。要求查看設備狀態，若出現異常，及時對設備實際使用情況進行檢查。

電源屏輸入、輸出電源。查看外電網電源、電源屏各路輸入、輸出電壓是否在規定范圍內，24時內電壓及電流曲線有無異常波動。

站內軌道電路接收電壓。查看軌道繼電器電壓是否符合調整表要求和該區段接收電壓波動情況。

區間軌道電路發送、接收電壓。對 UM71區間軌道電路的軌道輸入電壓或 ZPW-2000A 軌道電路的主軌出電壓和小軌出電壓曲線進行查看，以及查看兩次分析時間間隔內的發送與接收電壓日曲線。

道岔動作曲線。每日查看每組道岔的所有曲線，一次動作曲線正常不能代表本組的所有曲線都正常。將每組道岔集中檢修完畢后，將正常扳動良好的道岔動作曲線設定為參考曲線，分析時將道岔定、反位曲線和設定參考曲線進行比較，查看動作電流的大小和動作時間的長短有無明顯變化。

電纜全程絕緣。值班人員每日在微機監測上對電纜全程進行一次全測，對全程小于 1 MΩ 的電纜進行記錄，并報告工長組織處理。信號機點燈電流。查看 24 小時內日曲線，其數值符合標準，曲線無異常波動。

總 結

信號微機監測是電務安全的“黑匣子”，是信號維修技術的重要突破，是信 號維修體制改革的重要技術支撐，系統能實時動態、準確量化地反映信號設備的運用質量、結合部設備狀態，并具有狀態信息儲存、重放、查詢和數據邏輯判斷功能，當電氣特性超標或違章作業進行局部節點封連時均可以按照等級及時報警。這對于防止違章作業，分析判斷故障，特別是對瞬間發生或時好時壞的“疑難雜癥”故障，或結合部難以界定的復雜故障的分析處理提供了重要到的手段和依據。微機監測系統對信號設備的故障診斷提供了一個很有用的技術手段，利用該系統觀察每日各信號設備的電壓或電流等曲線可以直觀的發現是否存在問題，并找出故障的可能原因。實時監測信號設備的狀態，提供了鐵路行車的安全性。

參 考 文 獻

[1]《現代鐵路遠程控制系統》劉曉娟 鄭云水 編著 西南交通大學出版社出版 [2]《基于數據挖掘的微機監測系統故障診斷研究》 張煒 碩士學位論文 [3]《運用微機監測診斷信號設備故障》 張世林 期刊 [4]《利用微機監測處理設備隱患二例》 高義生 期刊

第二篇：信號微機監測在道岔設備維護中范海濤的應用

信號微機監測在道岔設備維護中范海濤的應用

[摘 要]本文主要介紹了微機監測系統信號應用的必要性以及在鐵路交通中信號設備的作用，通過增加微機監測曲線等分析，可以快速發現其故障點提前發現信號設備的潛在危機，對提高設備維修效率與維修效果，保持長期良好的工作運行狀態，具有積極的推動作用。

[關鍵詞]微機監測；道岔；分析；應用

中圖分類號：TH38 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）28-0175-01

隨著現代化信息技術的快速發展，計算機技術在鐵路方面的廣泛運用，鐵路監測信號設備的實時與測試整體系統也隨之產生，信號微機監測是信號設備的黑匣子，是信號微機監測設備實現狀態維修的必要檢測手段之一，也是現代化信息技術向信息技術更可靠、更全面和網絡數字化以及智能化發展的重要路徑之一。

一：微機監測信號系統運用的必要性

1.1 微機監測系統為了保護信號設備完成特定功能的能力，對其必須采用專業技術管理措施，也被稱為維修措施。從廣泛意義來說，微機監測信號的維修工作包含大修和中修以及日常維護修理三個方面的內容。依據特定時期的專業技術條件支持和經濟的可行性，對信號設備的日常維修又可以分為事后維修與預防維修兩種方法。

1.2 預防維修是指針對正常使用設備的性能以及信號參數進行監測和觀察，當發現設備性能或參數降低到臨界值且還沒有失效前就進行適當的維修或者更換，根據監測和觀察的時間，預防維修又可以分為定期維修和不定期為修。要想改善維修質量和提高電氣集中的使用度以及節約人力物力的方向來看，需要采取不定期維修的方式是最有效的，運用微機監測系統有益于日常維修工作中不定期維修的效果提高。

二：道岔監測的特性

2.1 道岔監測的機械特性

1.道岔曲線動蕩幅度過大，可以?z查道岔是否是斷格或者是碳刷線路接觸不良。如圖2（a），（b）的曲線尖軌太緊密，滑床板吊板或者是反彈過大。道岔運動電流曲線不會是電流啟動時的電流較大，如圖二（c）電流曲線反映出道岔故障電流較高，運動時間較長，可以認為是機械出現了故障。減速器在摩擦動力帶上打滑，可說明電流故障在明顯減小，運動時間較長。

2.電流曲線正常運行是道岔在卡缺口，運動時間符合道岔標準。這個現象可表示為電路出現故障。情況一般可為道岔桿卡缺口。

2.2 道岔監測的電氣特性

1.1DQJ 道岔特性不穩定可能是因為1DQJ線路存在斷線情況。

2.當道岔分機監測不到道岔電流曲線和時間則說明1DQJ的采集器斷線或者1DQJ也斷線，若能采集到曲線，時間，就是模入板壞掉或者是接觸不良。

3.在鐵路段當車壓過道岔區域后，道岔會表示不一定報警，反而開關量會重復出現1DQJ閃爍跳動，更換1DQJ后能運行，則說明1DQJ特性不行。

三：微機監測信號在道岔設備中的應用

（一）信號微機監測道岔運動曲線原理

3.1微機監測信號設備是通過對道岔動作電流實時監測的，也能直接測量出工作，啟動，故障電流和運動時間，并可以用次來描繪出道岔電流曲線的動作。

3.2電動轉轍機判斷原理

電動轉轍機判斷原理是采用電動轉轍機的工作動力F和工作電流相似的成正比例關系，所以可以通過微機監測采集道岔工作電流與摩擦電流近似定性分析與判斷電動轉轍機動力的變化，以掌握轉轍機機械性能和電氣特性以及時間特性。

3.3電動轉轍機交流電判斷原理

交流電動轉轍機的工作拉力的變化，由電動機電流、電壓、以及運轉速度等諸多因素來決定，所以，像ZD6電動轉轍機那樣用微機監測電流的大小來響應電動轉轍機特性就不可以，對于使用交流電動轉轍機的電流曲線大小來看分析相應時間特性為重點，調看時應將電流曲線和參與曲線時間做對比，從而反映出道岔應用狀態情況。

3.4 微機監測信號道岔動作的曲線分析和運用

（二）正常單動道岔運動曲線分析；如圖1

微機監測信號在道岔轉動電流曲線是一條主要以電流為縱軸，時間為橫軸，最多以十毫秒來測量間隔的各方面電流值連接各點從而繪制出道岔轉動電流曲圖，其中包含了道岔轉換過程中電氣特性與機械特性。

（1）道岔轉動運動曲線的時間特征：

T2-T1=IDQJ，轉極時間≤0.3s，洗起時間+2DQJ。

ZD6 電機上電時間，T3-T2≤0.05s

T4-T1≤0.6s，在道岔中T3～T4 時間段為微機監控道岔解除。一般取 T4～T7之 間的平均電流作為道岔動作電流。T4-T7 段平均值為ZD6的工作電流。在電流圖中應該平滑，上下電流抖動幅度過大，則有以下情況發生，炭刷和整流子的面接觸不均勻或者有污染物質、床板平滑凹凸不平、電機動力也有短路情況的發生。T4-T7 段曲線若有大量的零點，則為電機動力轉子線路斷了。在這個期間電機經過 2兩級緩速，帶動微機監測道岔穩定轉換，電流曲線完整，若動作電流小，則是道岔穩定轉換的阻力較小，若動作電流大，則是轉換阻力較大，如果動作曲線波動大，則表明道岔存在設備和電氣方面的問題。

結束語

綜上所述增加微機信號監測在道岔中的應用是有著十分重要的作用。通過增強微機監測曲線的分析，能夠快速的發現故障以及問題并得到解決，針對道岔設備的應用以及道岔的特性來進行全方位的了解和使用，更有效的提高了該崗位工作人員的效率，有著積極的幫助作用。

參考文獻

[1]宋薇；試分析鐵路信號設備維護中微機監測的運用；電子信息；2017（14）

第三篇：利用微機監測設備分析、處理信號設備疑難故障實例

利用微機監測設備分析、處理信號設備疑難故障實例

一、道岔故障

1、某站，上行進站、下行出站信號機經常莫明其妙關閉，由于故障發生在瞬間，難以判斷故障范圍。利用微機監測設備，查詢非正常關閉信號報警信息，首先獲得上行進站、下行出站信號機非正常關閉信號的時刻，再用微機監測設備提供的“站場回放”功能查詢，發現是該站６／８號道岔多次瞬間失去表示，而且與列車經過有關，這樣就把故障范圍縮小到道岔表示單元電路的室外部分了。經故障處理人員到現場檢查，系該道岔Ｘ１、Ｘ３線在箱合蛇管處磨損造成斷續混線所致。

2、某站值班員匯報5/7#道岔反位操縱不到位。值班員同時反映出現了故障電流，但是，故障處理人員到場進行單機試驗，轉轍機電氣特性均達標。通過微機監測模擬量曲線顯示功能，再現當時的5/7#道岔動作電流和道岔啟動電源電壓曲線綜合分析得知： 5/7#均為四線制雙機牽引道岔，單機試驗時故障電流達標，而雙機同時出現故障電流時因電纜線路壓降增大，導致故障電流減少從而使得道岔密貼不了。

3、12#道岔扳不動故障，通過微機監測道岔動作曲線顯示功能，再現當時的道岔動作電流曲線，原因是故障電流小。可是，維修工區說當天作過道岔檢修，故障電流為何仍偏小？查閱當天的道岔12#ADQJ的動作記錄，證實計表人未操縱過道岔，亦未做任何試驗，確認是一起漏檢漏修造成的故障

二、軌道電路故障

1、自閉軌道電路“閃紅軌”曾使某段自閉設備故障率居高不下，無微監設備前無法弄清真實情況，也就很難找到閃紅的主要原因。某站在2001年的18天內“閃紅軌”達42次，影響行車2次，閃紅時間均是3～4秒。通過微監的模擬量曲線功能觀察自閉電子盒功出、濾入電壓變化曲線及測試波形，發現了該段普遍存在的模擬電纜造成阻抗失配的問題。（有關文章詳見18信息有絕緣自動閉塞軌道電路模擬電纜盒內移應注意的兩個問題）

四、信號電源屏故障1、2002年3月3日，某段維修中心檢查微機監測報警信息，發現某站有大量控制電源超標報警信息，再使用微機監測遠程實時測量功能，測得控制電源電壓21V，立即通知信號工區檢查，原來是控制電源電容脫焊，控制電源上并聯的甲電池組也過放，引起得地控制電源電壓過低。信號工立即處理，防止了必將發生的信號故障的發生。

五、控制臺、人解盤故障

1、某站在進行跨越正線長調車時，進路上的咽喉道岔軌道道路不能正常解鎖，采取區段人工解鎖措施也不能奏效，導致兩趟旅客列車分別機外停車和站內正線停車的一般事故，信號工區到場后，匯報故障原因不明。局中心通過微機監測設備提供的“站場回放”功能查詢當時的車站作業情況，跨越正線長調車時，車列冒進了區間，是造成咽喉道岔軌道道路不能正常解鎖的直接原因，回放信息也證實值班員采取區段人工解鎖措施（ZRJD亮，相應的人工解鎖盤按鈕按下）。要求該段派出技術人員現場查證不能人工解鎖的真實原因，經查，系用于區段人工解鎖的按鈕接點接觸不良所致，信號維修人員為推卸檢修不良的責任，謊報故障原因不明。

六、電纜故障

1、某信號工區，在一次“天窗修”前，用微機監測系統調閱有關設備測試數據，發現大部分信號電纜對地絕緣有為零的記錄，便利用“天窗修”機會積極查找設備隱患點，最后查明原因是１ＤＧ送端變壓器箱內電纜中的一芯接地，經軌道電路交流１２７Ｖ、２２０Ｖ電源造成大部分信號電纜對地絕緣有為零，換上備用芯后，隱患排除。

七、聯鎖電路故障

1、某站多次反映單機通過，出站列車進路最后一個區段不能正常解鎖。通過使用微機監測的歷史開關量查詢功能，檢查電路的動作時序，系18信息自動閉塞分區軌道電路占用響應時間超標造成的不解鎖。（有關文章詳見《向18信息移頻自動閉塞區間發短列車時進路末岔軌道電路不能正常解鎖的原因分析》）

十一、車站值班員操作錯誤故障1、2002年1月20日某站，檢查運統46電務檢修作業登記消記信息發現，25天內值班員登記軌道電路不解鎖達48條，到底存在什么問題？經微機監測再現，因閉塞分區占用響應時間超標造成的不解鎖6次，其余均是車站調車人員和調機作業沒有按照6502操作辦法進行導致的不解鎖。我們把信息通報運輸人員，使其明了不解鎖原因，使用人員知道了原因，也就知道怎樣操作。

2、2002年1月20日凌晨，路局調度所通知：“某站進站信號發生故障，造成某次通過列車晚點”。經調用微機監測記錄數據進行數據回放，該次列車進入接近區段已達十余分鐘后值班員才辦理通過進路，在此之前，一直沒有辦理通過進路的操作。我們將此情況上報路局，經路局追查，造成通過列車晚點的真正原因是：凌晨值班員、助理值班員均打瞌睡，沒有及時辦理進路所致，值班員為推卸責任，謊報調度所：“信號開放不了”。以往，此類情況發生后，信號人員累死累活永遠也查不清楚、說不清楚，心里不但沒底，還要背隱瞞故障原因的“黑鍋”。

十二、其他疑難故障1、2002年1月2日，彬江站K779道口發生火車與汽車相撞事故，事故調查過程中道口工稱：道口信號常報警，無法使用而關閉了道口信號設備。通過彬江站微機監測設備再現，確認道口信號此時運用正常。通過再現也證實道口信號電路確實存在誤報的隱患，可以說：如果沒有微機設備，電務難脫干系、必背黑鍋，同時，隱患也找不出來。既不利于使事故責任者接受懲罰，對鐵路運輸而言也解決不了存在的隱患。

2、一段時間反映管內道口信號故障率較高。我們統計所有道口信號發生故障信息，同時根據故障登記的時間再現相鄰站微機監測信息。發現了大部分人都忽視了的站外調車、電力停電、列車停時過長，軌道車在道口信號接近控制點來回運動等造成道口信號頻繁“誤”報警的情況。不僅查清了問題，為路局制定道口信號使用辦法也提供了有力的依據。

第四篇：沈陽鐵路信號工廠TJWX-2000型信號微機監測系統

TJWX-2000型信號微機監測系統

商品描述：

一、系統介紹

TJWX-2000型信號微機監測系統，是鐵道部微機監測二次聯合攻關的成果，于2000年10月9日、10日在鄭州召開了技術鑒定會，通過了部級鑒定，并在京哈、京滬、京廣、隴海、蘭新五大干線推廣使用。該系統是由北京全路通信信號研究設計院、鄭州輝煌公司、沈陽鐵路信號工廠等多家單位聯合開發的信號設備微機監測網絡系統。用于鐵路、城市地鐵信號設備的實時監測，將獲得的信息通過下層的CAN網及上層廣域網送至電務段、分局或路局，供有關人員查尋、分析、統計、匯總，為做出及時、正確的維修決策提供科學依據，是鐵路信號維修管理現代化的必備設備，將為鐵路信號維修體制實現“故障修”到“狀態修”的改革提供技術基礎。在鐵路信號專家、維護人員和我廠科研開發人員的共同努力下，TJWX系統不斷優化、升級，已形成了包括硬件、軟件、網絡通信等在內的系列產品，除了具有鐵道部《信號微機監測基本技術原則》所要求的功能外，可針對不同地區、不同設備制式和資源進行動態配置，使TJWX系統達到最佳的性能/價格比。

實際應用中的TJWX系統集現場總線技術、傳感技術、計算機網絡技術和數據通信技術為一體，在軟件模塊化結構的基礎上，又實現了硬件“積木式”結構設計，具有機柜式集中安裝和小分機分散安裝兩種方式，充分適應了現場的安裝空間。系統體系上采用高可靠隔離技術使系統的安全性、穩定性、抗干擾能力、可靠性都上了一個新臺階。它的廣泛應用必將使鐵路信號設備的維護、管理水平提高到一個新的層次。

二、系統組成

1、站機

（1）機型：工控機（IPC）（2）操作系統：WINDOWS NT（3）外圍設備可配置：鍵盤、顯示器、鼠標、UPS電源、聲光報警設備。

2、監視機

（1）機型：工控機（IPC）或PC機（2）操作系統：WINDOWS NT（3）外圍設備可配置：鍵盤、顯示器、鼠標、UPS電源、聲光報警設備。

3、采集分機

根據車站的大小，配置若干臺采集分機。采集分機和站機之間采用CAN總線聯結；在每一采集點，用隔離模塊采集模擬量或開關量。采集機按功能分為開關量、綜合、道岔、軌道、區間等分機，各采集分機彼此獨立。采集分機采用統一的結構形式和外形尺寸，可根據現場空間和施工的方便，靈活安置。

三、技術指標

1、電源屏監測

電源屏類型：各種電源屏 監測點： 電源屏輸入輸出端 測試路數： 最大36路 量程范圍： AC380V 0—500V AC220V 0—300V AC110V 0—200V AC24V 0—40V

DC220V 0—300V DC60V 0—100V

DC24V 0—40V

測量精度： ±2%

測試方式： 周期巡測

巡測周期： 不大于1S

相序監測： 錯相記錄報警

缺相監測： 缺相記錄報警

斷電監測： 外電網斷電作記錄。

2、轉轍機監測

轉轍機類型：以ZD6，S700K為參考

監測點： 動作回線（ZD6）

A、B、C三相電源（S700K）

監測容量： 最大容量48個道岔 / 每個采集機

監測量程： 動作電流0—10A 動作時間0—20S 測量精度： 電流不大于3% 時間不大于0.1S 測試方式： 隨機測試

采樣速率： 40MS

3、軌道電路監測 軌道電路類型：交流連續式、25HZ相敏、高壓不對稱等軌道電路

監測點： 軌道繼電器端交流電壓

監測容量： 96路/每個采集機

監測量程： 0—40V 監測精度： 2% 測試方法： 周期巡測；動態測，軌道繼電器勵磁時測調整值，失磁時測分路值；

命令監測，根據需要隨時以命令方式監測。

4、電纜絕緣監測

監測類型： 各種電纜

監測點： 分線盤處電纜芯線

監測容量： 最大768路/每一采集機

監測量程： 0-20MW（超出量程時顯示“>20MW”)監測精度： 10%（0-10M）20%（0—20M）

測試方法： 人工啟動，自動測量（無雷天氣）。

5、電源對地漏泄電流監測

監測類型： 電源屏各種輸出電源

監測點： 電源屏輸出端

監測容量： 最大容量54路

監測量程： 0—300MA 監測精度： 10% 測試方法： 人工啟動，自動測量（天窗時間）。

6、開關量在線監測

開關量的采樣周期：不大于２５0mＳ．

采集容量： 384路/每一采集機

（1）按鈕操作信息記錄

類型： 全部操作按鈕

采集點： 表示燈及按鈕電路的適當端子。

（2）控制臺表示信息記錄

類型： 進路、閉塞主要設備及行車、調車運行狀態等信息

采集點： 表示燈電路的適當端子。

（3）燈絲報警

類型： 列車信號機

報警范圍：信號機架或架群

（4）熔絲報警

類型： 零層、控制臺、組合側面主副熔絲轉換裝置。采集點： 既有報警電路

7、站場存儲和再現 中小站不低于48小時，大站不低于24小時。

四、系統安裝及調試維護

1、系統可根據現場實際情況采用機柜式集中安裝、分散安裝二種方式，十分靈活；工程設計定型，施工方便。由于采用全隔離方式，保證了施工和維護的安全性。

2、開通調試時，現場只需校對工程配線和對被測模擬量數據進行軟件系數的修正。

3、系統具有自檢功能，單板故障時單板調換，方便系統的維修。

4、系統能對各部分工作情況進行監視并記錄，供維護人員分析處理。

五、系統特點

1、安全性（1）全隔離

開關量采用高阻加光隔、模擬量均采用隔離模塊采樣，實現了監測系統和電氣集中設備的電氣隔離；

（2）、零功率采樣

除電源電壓采樣模塊需要吸收微量電流處，其它如道岔動作電流測試，區間信號燈等均采用穿心感應模塊，不消耗電氣集中設備的功率。

2、可靠性

（1）采用多級隔離，各模塊獨立工作，使站機，采集分機，通信線及電氣集中設備互不影響。

（2）CPU獨立運行，CPU總線限制在主板內增加了抗干擾能力,提高了采集分機CPU工作的可靠性。

（3）站機系統采用高可靠的CAN現場總線網絡，具有傳輸可靠，開放性好的特點和強大的檢錯、糾錯能力,保證在惡劣的環境中可靠的工作。

（4）采集分機，站機，車間機，段機及通信設備均采用能24小時連續工作的工業級產品。

（5）軟件實現模塊化、多線程設計，采用看門狗、自校核及自啟動恢復技術防止系統死機。

3、經濟性

（1）分機能根據車站具體情況，靈活配置。

（2）分機與站場無關，互換性強，減少了維護備件。

4、可擴展性

（1）系統選用具有良好開放性的網絡協議和NT平臺,易于網絡的擴充和升級。

（2）軟、硬件模塊化，升級、維護方便，擴展功能強。

5、實用性

全圖形，中文界面，操作方便，易學易用。

6、先進性

系統提供遠程拔號診斷功能。

第五篇：旋轉機械故障診斷中的信號處理技術總結

旋轉機械故障診斷中的信號處理技術綜述

摘要: 基于旋轉機械在各行業的廣泛應用，旋轉機械的故障診斷技術也倍受重視，從傳統的信號處理方法到現代的信號處理方法，旋轉機械故障診斷中的信號處理技術在不斷發展，不斷創新。本文綜述了旋轉機械故障診斷的傳統信號處理方法和現代信號處理方法，分析傳統信號處理方法和現代信號處理方法的實際應用，并展望了未來旋轉機械故障診斷領域的研究方向。關鍵詞: 旋轉機械;故障診斷;信號處理技術

1、旋轉機械故障診斷的意義

隨著機械設備向著高速、重載、精密方向發展，對機械傳動設備的要求越來越高。不僅要求機械傳動設備能夠傳遞較大的功率和載荷，而且傳動系統本身必須具備較好的可靠性，從而降低設備的運營成本并提高設備運營過程中的安全性。在故障診斷的發展過程中，人們發現最重要、最關鍵而且也最困難的問題就是故障特征信息提取，其必須借助于信息處理，特別是現代信號處理的理論方法和技術手段，探索故障特征信息提取的途徑，發展新的故障診斷理論和技術。

2、旋轉機械故障診斷的傳統信號處理方法

以傅里葉變換為核心的經典信號處理方法在旋轉機械故障診斷中發揮了巨大的作用，這些方法包括頻譜分析、階比譜分析、相關分析、細化譜分析、時間序列分析、倒頻譜分析、包絡分析和全息譜等。

在基于FT 的信號分析方法中，平穩的隨機信號常用其二階統計量來表征: 時域用相關函數，頻域用功率譜。功率譜實質上是一種頻域的能量密度分布，因此可以把它視為頻域分布，相關函數和功率譜之間也以FT作為聯系的橋梁。然而，基于FT的頻譜分析技術是建立在信號是平穩性的假設上的，因此具有較大的缺點: 如被分析的系統必須是線性的，信號必須是嚴格周期或者平穩的，否則，譜分析結果將缺乏物理意義，分析的結果只有頻域信息，喪失了時域特征。而大多數旋轉機械故障振動信號是非平穩和非線性信號，對這些非平穩信號，由于傅里葉變換的本質缺陷，使得提取的故障特征有缺陷，影響了故障診斷的準確性。3 旋轉機械故障診斷的現代信號處理方法

3.1 高階譜分析技術

功率譜分析的一個最大缺陷是它不包含頻率成分間的相位信息，通常也無法處理非平穩和非高斯信號。而實際的振動信號大多是非平穩和非高斯信號，尤其在旋轉機械系統發生故障時更是如此。其中一種非高斯性是各頻率成分間的相互關聯作用，產生和頻與差頻成分，稱為信號的非線性，對應的相位關系稱為二次相位耦合。對于這種非線性現象，功率譜是無能為力的。高階譜是分析非高斯信號的主要數學工具，已被運用到旋轉機械故障診斷中，其出發點和動機主要有:(1)高斯信號的高階統計量等于零，當非高斯信號淹沒在高斯白噪聲中時，利用高階統計量可以大大降低噪聲的干擾。一般而言，旋轉機械振動信號中的噪聲可以近似地當作高斯噪聲處理，因此采用高階譜分析振動信號更容易提取故障信息;(2)從更高階概率結構表征隨機信號，彌補了二階統計量(功率譜)不包含相位信息的缺陷，能定量地描述非線性相位耦合。對高階譜的研究比較多，已經形成了成熟的理論。目前高階譜已被成功地運用到滾動軸承、齒輪和轉子系統的故障診斷中。

3.2 ARMA 模型的現代譜分析技術

對旋轉機械故障振動信號進行頻域分析，通常是采用基于傅里葉分析的經典功率譜分析方法。不同于傅里葉分析的新的譜分析方法稱為“現代譜分析”。其中ARMA時序模型是應用較廣的一種現代譜分析方法，它利用信號的信息對被窗函數截取的有限信號以外的信息進行預測或外推，提高了譜分析的分辨率和真實度。特別是其中的AR模型能夠較好地描述信號頻譜中的譜峰，得到的頻譜比傅里葉頻譜更平滑，具有良好的頻率分辨力，從而獲得了廣泛的應用。在國外，這方面的研究工作一直在開展。早在1983年，Gersch采用AR模型和近鄰法相結合對旋轉機械故障進行分類，而國內也開展了這方面的研究工作。3.3 幾何分形技術

目前在旋轉機械故障診斷領域中，最成熟的方法是基于線性理論的時域和頻域方法，隨著現代科學技術的發展，機械設備越來越復雜化，基于線性理論的故障診斷方法的缺點和局限性也越來越突出，與非線性原理和方法相融合將是旋轉機械故障診斷技術的一個重要發展方向，因此，基于現代非線性理論的故障診斷方法研究十分活躍。分形理論是非線性科學的一個重要方面，特別適合研究各種“復雜現象”，把它應用于機械故障診斷領域是近年來國際學術界的新動向。

當旋轉機械發生油膜渦動、轉子裂紋、轉子與定子碰摩、基座松動等故障時，往往會產生混沌現象，采用幾何分形方法對振動信號分析可以有效地提取各種故障特征，其中關聯維數應用得最為廣泛。3.4 時頻分析技術

旋轉機械振動信號絕大多數是非平穩、非線性的，這些非平穩和非線性的振動信號包含了豐富的故障信息。對于這些非平穩和非線性的振動信號，時頻分析方法是一種有效的分析方法。在目前常用的旋轉機械故障診斷方法中，由于時頻分析方法能有效地分析非平穩信號因而在旋轉機械故障診斷中的應用最為廣泛。

時頻分析法將時域和頻域組合成一體，這就兼顧到非平穩信號的要求。它的主要特點在于時間和頻率的局部化，通過時間軸和頻率軸兩個坐標組成的相平面，可以得到整體信號在局部時域內的頻率組成，或者看出整體信號各個頻帶在局部時間上的分布和排列情況。時頻分析在語音處理、地震資料分析、信號檢測和數據壓縮等多個領域得到了廣泛應用。對于旋轉機械而言，當其發生故障時的振動信號，大量是非平穩、非線性的信號，因此，時頻分析方法是進行旋轉機械故障特征提取的一個重要的方法和特征提取工具，并廣泛應用于旋轉機械故障診斷中。

信號的時頻分析分為線性和二次型兩種。典型的線性時頻表示有: 短時Fourier變換、小波變換和Gabor變換等。在很多實際場合，還要求二次型的時頻表示能夠描述該信號的能量密度分布。這樣一種更加嚴格意義下的時頻表示稱為信號的時頻分布。而基于經驗模態分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)的時頻分析方法，是一種優秀的時頻信號分析方法，尤其適合于非線性、非穩態的信號序列處理。3.5 盲信號處理技術

盲信號分離是指根據觀測到的混合數據確定一個變換，從而恢復原始信號或者信號源，其中術語“盲”有兩重含義:(1)源信號不能觀測;(2)源信號與噪聲如何混合是未知的。

由于噪聲信號的存在，實際觀測到的信號是故障信號和噪聲的混合數據，因此近幾年盲信號分離技術在齒輪的故障診斷中得到了應用。

盲信號處理技術領域也有很多值得進一步研究的課題，例如當ICA和獨立因子分析(Independent Component Analysis，ICA)用于盲信號分離(Blind Signal Separation，BSS)時，如何解決源信號的概率密度函數(Probability Density Function，PDF)的學習的問題;如何有效解決盲解卷(Blind Deconvolution)問題;當疊加噪聲為非高斯的或脈沖噪聲時，如何準確估計源信號的個數的問題;在非平穩情況下如何提高跟蹤能力和如何提高解的魯棒性等等。總結和展望

以上對信號處理技術的一些方法及其在旋轉機械故障診斷中的應用進行了綜述。不僅研究了傳統的旋轉機械故障特征提取技術中的信號的幅域分析、信號的時域分析以及以傅里葉變換(FT)為核心的經典信號處理分析方法，而且研究了旋轉機械故障特征提取應用中的高階譜分析技術、ARMA模型的現代譜分析技術、幾何分形技術、時頻分析技術、盲信號處理技術等幾種方法的基本理論和算法以及它們在旋轉機械故障特征提取中的實際運用。

雖然這些方法應用到旋轉機械故障診斷的領域中，取得了一定的研究成效。但由于這些理論和方法還在不斷地發展，算法也在不斷地改進中，因此目前還處于一個初級的過程，為了能更好地為旋轉機械故障診斷服務，今后還需要將對這些理論和算法作進一步的研究。如何把其他的和新的信號處理方法引入到旋轉機械故障診斷領域中去，是今后需要大力研究的方向。由于大型旋轉機械的組成、結構和運行狀態等諸多方面的復雜性，從而使旋轉機械表現出來的故障行為也極其復雜，因此，如何更好地綜合運用這些方法，也是今后研究的重點。