论文部分内容阅读
摘要：随着铁路信号集中监测系统（下文简称“CSM”）的普遍使用，利用CSM实时监测对各类信号设备的故障报警尤为重要，2020年新建沪通铁路后出现一种故障现象，室外转辙机在未动作的情况下，室内从CSM上观察道岔定位、反位发生瞬间跳变。本文通过现场实际需求和现象，提出可行的方案，能够有效监测转辙机继电器瞬间跳变的故障现象并及时报警。
关键词：CSM;道岔无动作;报警逻辑
一、CSM报警逻辑概述
信号集中监测是面向高速铁路及普速铁路信号领域的综合性维护支持系统，集实时数据采集、数字通信、数据处理、多任务协调、图文显示为一体，是保证行车安全、加强信号设备结合部管理、监测信号设备状态、发现信号设备隐患、分析信号设备故障原因、辅助故障处理、指导现场维修、反映设备运用质量、提高电务部门维护水平和维护效率的重要行车设备，是信号设备的综合性维修平台。CSM系统功能是监测信号设备状态、发现信号设备隐患、分析诊断信号设备故障、实现信号子系统接口信息安全监督、辅助和指导现场维修及故障处理，提高电务系统设备运用质量和维护水平的重要信号设备。主要功能之一就是信号设备故障预报警。
CSM应实现自动分析采集及接口数据的功能。在设备存在隐患时，提前发现设备隐患;在设备故障时，诊断定位故障范围及原因。本论文主要論述的是道岔转辙机的智能诊断，通过CSM系统界面的道岔表示报警提示继电器的异常，分析设备故障原因。
CSM-TH的系统架构是通过数据配置编写条件表达式，满足报警触发条件的逻辑关系式实现的各类报警。
报警配置文件包括alarmconfig.xml，单个报警配置文件，其中单个报警配置文件中的触发条件要关联道岔设备的属性。
二、报警逻辑功能实现说明
为实现该报警，制作单个报警配置文件命名为道岔1DQJ不动作无表示报警.xml，记录报警时的报警描述定义为“发生道岔无表示[非正常动作]”。
该报警功能实现软件方面功能需要考虑的内容有：监测自采集的定反位表示开关量，1启动继电器开关量，联锁系统接口送的定反位开关量，集中监测系统CAN通信的处理方式，转辙分机轮询的时间，监测系统上位机收到转辙分机的应答时间帧的有效性，监测系统读取分机的次数，开关量的变化时间。
该报警功能实现硬件方面功能需要考虑的内容有：车站工控机匹配电阻应为120欧姆，现场梳理CAN线的连接关系是否清晰，确保通过CAN线连接的各个设备之间不存在干扰的问题。
结合CSM系统接收的系统接口信息和采集的开关量，做出报警判断条件，最后一次定位或者反位开关量在短时间内落下过，转辙机并未发生转动即1启动的开关量最后一次吸气的时间大于20秒，并且当前1启动的开关量是落下的。
经过研究得出以下报警逻辑：
（（$dev1.定位表示开关量.laststate0time > 3&$dev1.定位表示开关量.laststate0time < 6）|（$dev1.反位表示开关量.laststate0time < 6&$dev1.反位表示开关量.laststate0time > 3））&（$dev1.1DQ继电器开关量.laststate1time > 20&$dev1.1DQ继电器开关量.state！= 1）
以上报警逻辑的含义为：道岔定位开关量或者反位开关量在3秒内有落下过，道岔1启动继电器开关量在20秒前吸起过，且道岔1启动继电器开关量目前不是吸起而是落下。
这样的配法可以让信号集中监测系统软件监测小于1秒的开关量变化。道岔1启动继电器开关在20秒前吸起过，且道岔1启动继电器开关量目前不是吸起，说明道岔在这一时刻状态正常且无转动，从而判断在3秒内有没有定反位开关量的变化，如果有就属于道岔非动作有故障。
三、报警逻辑现场试验
软件及数据配置完成后，需要在现场利用真实环境天窗时间内对软件功能进行验证。现场通过断转辙机所在组合的空开方式进行试验，模拟转辙机定位表示或者反位表示瞬间落下又吸气的条件，道岔分表示变化超过1秒可以正常产生“道岔无表示[非正常动作]报警”。
将上述报警逻辑配置文件部署现场后，经过试验，可以报出小于1秒的道岔定反位开关量变化的报警，证明报警逻辑条件有效，（如图1所示）。
图1 报警逻辑配置文件部署示意图
报警逻辑在实际运用中是否可行，需要长期试验观察，在观察中发现在特定的情况下存在误报警的情况。
CSM系统研发人员分析下位机软件，日志分析虽然读取数据成功，但时间从47ms变到625ms，读取数据4次，前3次失败只有第4次读取成功（如图2所示）。数据读取时间由32ms变到282ms，读取数据3次，但只有第3次才真正存储了接收到的数据（如图3所示）。
排查了CAN通信的数据处理，做出如下措施，读取周期内一旦收到CAN数据，将所有收到的数据都记录到日志中，上位机软件同时收到同分机和同命令的应答才算成功，如果时间帧不能保证有效性，可以考虑读取多次的方式来解决并增加命令符0x60等待时间。2020年10月22日太仓通沪场产生误报警（如图4所示）。
图4 太仓通沪场产生误报警
道岔在正常转动时产生无表示误报警，分析站机log日志，发现产生误报警时间段报出问题如下：处理分机读取应答数据错误，“CsmthStation_CanReadAnswer Error.log”存在分机9读取应答数据错误，错误码2。数据帧时间：16ms，分机：11<-->11，类型：0x10<-->0x60，分机或类型不匹配。
针对以上日志可分析采集分机发生错误时站机应及时重置，故修改CAN接口配置文件CANConfig.xml，增加语句“<IsAlawaysReset value="true"/>”。 站机软件同步要做分机中断时立即重置的机制，修改动态库CanComm.dll。
用户在操作调阅道岔曲线时出现道岔曲线读取失败的现象，经系统分析后需在配置中增加0x60命令等待时间，优化CAN通信的数据处理。
此报警配置文件和相应动态库在车站部署试验运行两个月后，没有误报和漏报的情况。
四、结束语
对于报警类的新功能新需求的开发和产品实现要充分考虑实施的各个环节，同时在室内和现场做好充足的实验条件去验证。
硬件方面考慮系统设备的电阻性能，各个硬件之间的连接关系，以及硬件的采集原理和通信方式。
软件方面考虑逻辑表达式所运用的数据来源是否是多元的，自身系统采集的以及外部系统传输的信息，配置文件与动态库之间要匹配，可以通过增加命令符的方式进行软件优化。
现场试验时充分利用日志保存的信息进行分析，同一个问题现场多个原因要逐步分析。
针对转辙机动作时开关量的逻辑判断实现报警进行故障分析，通过实际运用并不断优化该报警条件，提高了信号集中监测设备对道岔无动作无表示的报警准确性，减少了误报和漏报。系统实现了真实的报警功能并在上海局沪通线得以运用，可正确指导电务维护部门在天窗时间上道检修转辙机各个节点工作状态，及时排除信号设备隐患，保障行车安全。
参考文献：
[1]戴成岩，邱兆阳.FMEA在铁路信号安全产品配置数据安全分析中的应用[J].铁路通信信号工程技术，2019，16（11）：13-16+43.
[2]李坤妃.面向铁路私有云的铁路信号集中监测系统迁移方案研究[J].铁路通信信号工程技术，2019，16（10）：34-39.
[3]谢聪.利用信号集中监测处理报警信息[J].铁路通信信号工程技术，2019，16（05）：76-78.
[4]尹春雷，燕翔，闫友为.铁路电务运维系统及应用[J].铁路通信信号工程技术，2018，15（12）：1-6.
[5]闫友为.铁路综合运维探讨[J].铁路通信信号工程技术，2018，15（11）：1-5.
[6]杜旭东，王凯.熔丝报警电路的改进与分析[J].铁路通信信号工程技术，2018，15（06）：68-71.
[7]中国国家铁路集团有限公司. QCR442铁路信号集中监测系统技术条件.2017.
[8]中国国家铁路集团有限公司. QCR573铁路信号集中监测设备.2017.
关键词：CSM;道岔无动作;报警逻辑
一、CSM报警逻辑概述
信号集中监测是面向高速铁路及普速铁路信号领域的综合性维护支持系统，集实时数据采集、数字通信、数据处理、多任务协调、图文显示为一体，是保证行车安全、加强信号设备结合部管理、监测信号设备状态、发现信号设备隐患、分析信号设备故障原因、辅助故障处理、指导现场维修、反映设备运用质量、提高电务部门维护水平和维护效率的重要行车设备，是信号设备的综合性维修平台。CSM系统功能是监测信号设备状态、发现信号设备隐患、分析诊断信号设备故障、实现信号子系统接口信息安全监督、辅助和指导现场维修及故障处理，提高电务系统设备运用质量和维护水平的重要信号设备。主要功能之一就是信号设备故障预报警。
CSM应实现自动分析采集及接口数据的功能。在设备存在隐患时，提前发现设备隐患;在设备故障时，诊断定位故障范围及原因。本论文主要論述的是道岔转辙机的智能诊断，通过CSM系统界面的道岔表示报警提示继电器的异常，分析设备故障原因。
CSM-TH的系统架构是通过数据配置编写条件表达式，满足报警触发条件的逻辑关系式实现的各类报警。
报警配置文件包括alarmconfig.xml，单个报警配置文件，其中单个报警配置文件中的触发条件要关联道岔设备的属性。
二、报警逻辑功能实现说明
为实现该报警，制作单个报警配置文件命名为道岔1DQJ不动作无表示报警.xml，记录报警时的报警描述定义为“发生道岔无表示[非正常动作]”。
该报警功能实现软件方面功能需要考虑的内容有：监测自采集的定反位表示开关量，1启动继电器开关量，联锁系统接口送的定反位开关量，集中监测系统CAN通信的处理方式，转辙分机轮询的时间，监测系统上位机收到转辙分机的应答时间帧的有效性，监测系统读取分机的次数，开关量的变化时间。
该报警功能实现硬件方面功能需要考虑的内容有：车站工控机匹配电阻应为120欧姆，现场梳理CAN线的连接关系是否清晰，确保通过CAN线连接的各个设备之间不存在干扰的问题。
结合CSM系统接收的系统接口信息和采集的开关量，做出报警判断条件，最后一次定位或者反位开关量在短时间内落下过，转辙机并未发生转动即1启动的开关量最后一次吸气的时间大于20秒，并且当前1启动的开关量是落下的。
经过研究得出以下报警逻辑：
（（$dev1.定位表示开关量.laststate0time > 3&$dev1.定位表示开关量.laststate0time < 6）|（$dev1.反位表示开关量.laststate0time < 6&$dev1.反位表示开关量.laststate0time > 3））&（$dev1.1DQ继电器开关量.laststate1time > 20&$dev1.1DQ继电器开关量.state！= 1）
以上报警逻辑的含义为：道岔定位开关量或者反位开关量在3秒内有落下过，道岔1启动继电器开关量在20秒前吸起过，且道岔1启动继电器开关量目前不是吸起而是落下。
这样的配法可以让信号集中监测系统软件监测小于1秒的开关量变化。道岔1启动继电器开关在20秒前吸起过，且道岔1启动继电器开关量目前不是吸起，说明道岔在这一时刻状态正常且无转动，从而判断在3秒内有没有定反位开关量的变化，如果有就属于道岔非动作有故障。
三、报警逻辑现场试验
软件及数据配置完成后，需要在现场利用真实环境天窗时间内对软件功能进行验证。现场通过断转辙机所在组合的空开方式进行试验，模拟转辙机定位表示或者反位表示瞬间落下又吸气的条件，道岔分表示变化超过1秒可以正常产生“道岔无表示[非正常动作]报警”。
将上述报警逻辑配置文件部署现场后，经过试验，可以报出小于1秒的道岔定反位开关量变化的报警，证明报警逻辑条件有效，（如图1所示）。
图1 报警逻辑配置文件部署示意图
报警逻辑在实际运用中是否可行，需要长期试验观察，在观察中发现在特定的情况下存在误报警的情况。
CSM系统研发人员分析下位机软件，日志分析虽然读取数据成功，但时间从47ms变到625ms，读取数据4次，前3次失败只有第4次读取成功（如图2所示）。数据读取时间由32ms变到282ms，读取数据3次，但只有第3次才真正存储了接收到的数据（如图3所示）。
排查了CAN通信的数据处理，做出如下措施，读取周期内一旦收到CAN数据，将所有收到的数据都记录到日志中，上位机软件同时收到同分机和同命令的应答才算成功，如果时间帧不能保证有效性，可以考虑读取多次的方式来解决并增加命令符0x60等待时间。2020年10月22日太仓通沪场产生误报警（如图4所示）。
图4 太仓通沪场产生误报警
道岔在正常转动时产生无表示误报警，分析站机log日志，发现产生误报警时间段报出问题如下：处理分机读取应答数据错误，“CsmthStation_CanReadAnswer Error.log”存在分机9读取应答数据错误，错误码2。数据帧时间：16ms，分机：11<-->11，类型：0x10<-->0x60，分机或类型不匹配。
针对以上日志可分析采集分机发生错误时站机应及时重置，故修改CAN接口配置文件CANConfig.xml，增加语句“<IsAlawaysReset value="true"/>”。 站机软件同步要做分机中断时立即重置的机制，修改动态库CanComm.dll。
用户在操作调阅道岔曲线时出现道岔曲线读取失败的现象，经系统分析后需在配置中增加0x60命令等待时间，优化CAN通信的数据处理。
此报警配置文件和相应动态库在车站部署试验运行两个月后，没有误报和漏报的情况。
四、结束语
对于报警类的新功能新需求的开发和产品实现要充分考虑实施的各个环节，同时在室内和现场做好充足的实验条件去验证。
硬件方面考慮系统设备的电阻性能，各个硬件之间的连接关系，以及硬件的采集原理和通信方式。
软件方面考虑逻辑表达式所运用的数据来源是否是多元的，自身系统采集的以及外部系统传输的信息，配置文件与动态库之间要匹配，可以通过增加命令符的方式进行软件优化。
现场试验时充分利用日志保存的信息进行分析，同一个问题现场多个原因要逐步分析。
针对转辙机动作时开关量的逻辑判断实现报警进行故障分析，通过实际运用并不断优化该报警条件，提高了信号集中监测设备对道岔无动作无表示的报警准确性，减少了误报和漏报。系统实现了真实的报警功能并在上海局沪通线得以运用，可正确指导电务维护部门在天窗时间上道检修转辙机各个节点工作状态，及时排除信号设备隐患，保障行车安全。
参考文献：
[1]戴成岩，邱兆阳.FMEA在铁路信号安全产品配置数据安全分析中的应用[J].铁路通信信号工程技术，2019，16（11）：13-16+43.
[2]李坤妃.面向铁路私有云的铁路信号集中监测系统迁移方案研究[J].铁路通信信号工程技术，2019，16（10）：34-39.
[3]谢聪.利用信号集中监测处理报警信息[J].铁路通信信号工程技术，2019，16（05）：76-78.
[4]尹春雷，燕翔，闫友为.铁路电务运维系统及应用[J].铁路通信信号工程技术，2018，15（12）：1-6.
[5]闫友为.铁路综合运维探讨[J].铁路通信信号工程技术，2018，15（11）：1-5.
[6]杜旭东，王凯.熔丝报警电路的改进与分析[J].铁路通信信号工程技术，2018，15（06）：68-71.
[7]中国国家铁路集团有限公司. QCR442铁路信号集中监测系统技术条件.2017.
[8]中国国家铁路集团有限公司. QCR573铁路信号集中监测设备.2017.