曹俊英

（中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司 北京工程項(xiàng)目管理部，北京 100038）

1 概述

京通鐵路中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司管段32個(gè)車站站改項(xiàng)目中，由于采用了CXG-js型站間安全信息傳輸系統(tǒng)，使該工程在時(shí)間緊、任務(wù)重的情況下保質(zhì)保量完成了站間信號傳輸?shù)拈_通任務(wù)。該系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)和光通信技術(shù)為基礎(chǔ)，利用光纖或光通道取代傳統(tǒng)的電纜或架空明線等作為站間信息的傳輸媒介，同時(shí)采用安全信息傳輸保障技術(shù)構(gòu)成鐵路站間安全信息傳輸?shù)膶Ｓ迷O(shè)備。站間安全信息傳輸系統(tǒng)可適用于設(shè)計(jì)速度160 km/h及以下鐵路半自動閉塞區(qū)段、自動站間閉塞區(qū)段站間聯(lián)系和場間聯(lián)系的應(yīng)用。

站間安全信息傳輸系統(tǒng)提高了站間信息傳輸?shù)目煽啃院托畔⑷萘?，?jié)約了電纜鋪設(shè)成本，簡化了設(shè)備維護(hù)檢修工作，在我國應(yīng)用廣泛。文獻(xiàn)［1］研究了CXG-hk型站間安全信息傳輸設(shè)備的系統(tǒng)功能、基本原理、系統(tǒng)構(gòu)成、軟件設(shè)計(jì)和故障處理。文獻(xiàn)［2］對CXG-KA型站間安全信息傳輸設(shè)備與64D繼電半自動閉塞設(shè)備、計(jì)軸自動站間閉塞設(shè)備和自動閉塞區(qū)間改變運(yùn)行方向電路的結(jié)合電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。文獻(xiàn)［3］研究安全散列算法，保證站間信息的安全傳輸方案，為進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)功能完善站間信息的傳輸方式及傳輸容量。文獻(xiàn)［4］闡述了安全信息傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)組成及功能，并結(jié)合工程實(shí)際從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、應(yīng)用等方面進(jìn)行分析研究和探討。文獻(xiàn)［5］簡要介紹AZS（M）350U站間安全信息傳輸系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)，針對目前該系統(tǒng)在膠濟(jì)客運(yùn)專線上應(yīng)用中的問題，提出了雙套熱備改造方案，并進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。文獻(xiàn)［6］介紹了鐵路項(xiàng)目中信號站間安全信息傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，闡述了安全傳輸系統(tǒng)的軟硬件功能，并結(jié)合工程實(shí)際從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、應(yīng)用等方面進(jìn)行了分析研究和探討。文獻(xiàn)［7］介紹了內(nèi)六線站間安全信息傳輸設(shè)備的運(yùn)用情況、設(shè)備原理、日常維護(hù)檢查、異常報(bào)警等。文獻(xiàn)［8］結(jié)合日常的故障處理經(jīng)驗(yàn)，對WBS-C安全信息傳輸系統(tǒng)常見故障進(jìn)行分析，提出對應(yīng)的處理方法，為現(xiàn)場技術(shù)人員對系統(tǒng)的維護(hù)提供了很好的借鑒。文獻(xiàn)［9］介紹了AZS（M）350U型安全信息傳輸系統(tǒng)構(gòu)成，通過案例介紹了其故障處理方法。

目前，針對站間安全信息傳輸系統(tǒng)故障處理的研究較少，系統(tǒng)故障研究不夠全面和深入。隨著站間安全信息傳輸系統(tǒng)在我國的大量應(yīng)用，目前的研究已不能滿足對站間安全信息傳輸系統(tǒng)的潛在故障進(jìn)行系統(tǒng)性和全面性辨識的需求。對站間安全信息傳輸系統(tǒng)的故障辨識及處理進(jìn)行全面的分析，提出故障模式引導(dǎo)詞集和故障對象引導(dǎo)詞集的概念，通過組合的方式提出站間安全信息傳輸系統(tǒng)的故障分析方法。

2 站間安全信息傳輸系統(tǒng)功能

站間安全信息傳輸系統(tǒng)通常采用二乘二取二安全計(jì)算機(jī)平臺［8］，具有較高的安全性和可靠性；站間通信通道冗余，可靠性高；設(shè)備具有自診斷功能，可維護(hù)性高；與室外無電氣連接，具有良好的防雷和電磁兼容特性。站間安全信息傳輸系統(tǒng)主要包括以下功能：（1）站間安全信息傳輸；（2）繼電器狀態(tài)的安全采集；（3）繼電器狀態(tài)的安全驅(qū)動。

在此以CXG-js型站間安全信息傳輸系統(tǒng)（簡稱CXG）為例，分析站間安全信息傳輸系統(tǒng)的故障辨識及處理流程。

3 CXG工作原理

CXG雙系獨(dú)立采集繼電器的前（后）接點(diǎn)，并將采集到的繼電器狀態(tài)通過站間安全通信發(fā)送給鄰站，鄰站CXG控制相應(yīng)繼電器輸出。在半自動閉塞區(qū)間可以用于傳輸64D電路的ZDJ和FDJ繼電器動作信息，也可用于場聯(lián)之間信息的透明傳輸。CXG也可適用于其他車站之間的繼電器信息的透明傳輸。

CXG啟動由傳輸初始化、設(shè)備自檢、與鄰站CXG建立通信3個(gè)過程組成，并有相應(yīng)的信息顯示，具體動作如下：

（1）CXG初始化：上電、復(fù)位后，將安全相關(guān)變量初始化為安全側(cè)；

（2）CXG自檢：檢查各模塊單元工作是否正常，檢測到故障時(shí)，應(yīng)保持輸出繼電器為落下狀態(tài)，并發(fā)出故障報(bào)警信息；

（3）與鄰站CXG建立通信：當(dāng)與相鄰站通信建立失敗時(shí)，本站應(yīng)發(fā)出報(bào)警信息，同時(shí)按站間通信故障處理；當(dāng)與鄰站通信建立成功，無報(bào)警信息且工作狀態(tài)信息表示正常，CXG進(jìn)入正常工作模式。

CXG進(jìn)入正常工作模式，源站CXG采集本地站間條件信息后，通過傳輸通道將站間信息傳送給目的站的CXG；目的站CXG根據(jù)接收到的站間信息，輸出站間條件信息。

CXG具有完善的故障診斷和報(bào)警功能，系統(tǒng)與集中監(jiān)測接口，將自身的工作狀態(tài)和報(bào)警信息發(fā)送給集中監(jiān)測系統(tǒng)。

CXG組成結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 CXG組成結(jié)構(gòu)

CXG采用二乘二取二安全計(jì)算機(jī)平臺，安全計(jì)算機(jī)平臺進(jìn)行安全邏輯運(yùn)算和站間安全信息協(xié)議的打包和解包。雙系分別采集同一繼電器的不同接點(diǎn)，分別驅(qū)動同一繼電器的不同線圈。系統(tǒng)通過通信板、交換機(jī)實(shí)現(xiàn)與鄰站的站間通信。系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立的維護(hù)板，對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測診斷，發(fā)生異常進(jìn)行報(bào)警。系統(tǒng)采用維護(hù)板通過串口RS422與集中監(jiān)測進(jìn)行接口。CXG設(shè)備采用雙路220 V AC輸入，經(jīng)過防雷、濾波和UPS后，為DC 24 V電源模塊供電。DC 24 V電源模塊包括2個(gè)邏輯電源和2個(gè)接口電源，邏輯電源獨(dú)立為兩系供電，接口電源2個(gè)模塊之間相互冗余，邏輯電源2個(gè)模塊分別為Ⅰ系和Ⅱ系供電。CXG內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 CXG內(nèi)部結(jié)構(gòu)

4 CXG故障分析

根據(jù)CXG的特點(diǎn)，提出CXG故障分析方法。首先引入CXG故障模式引導(dǎo)詞集和故障對象引導(dǎo)詞集；然后采用全組合的方式對故障模式引導(dǎo)詞集和故障對象引導(dǎo)詞集進(jìn)行組合，生成CXG的故障集。

4.1 CXG故障分析方法

根據(jù)CXG的組成結(jié)構(gòu)，分析系統(tǒng)潛在的故障模式，形成CXG典型故障模式引導(dǎo)詞集［10］，記為G；分析系統(tǒng)可能發(fā)生故障的對象，形成故障對象引導(dǎo)詞集，記為O。

首先，采用全組合的方式，對故障模式引導(dǎo)詞集和故障對象引導(dǎo)詞集進(jìn)行組合生成CXG的故障集，記為F，即：F=G×O；

然后，根據(jù)CXG的業(yè)務(wù)等知識，刪除F中不可能或不合理的故障，形成CXG最終的故障集；

最后，針對每類故障，分析故障現(xiàn)象、判斷方法、故障處理方法和故障對行車的影響，分析每類故障的故障處理流程（見圖3）。

圖3 CXG故障分析方法

4.2 CXG故障辨識

根據(jù)CXG的組成結(jié)構(gòu)，CXG典型故障模式引導(dǎo)詞集和故障對象引導(dǎo)詞集分別為：

G=｛故障，異常，斷電，斷開，斷線｝；

O=｛驅(qū)動板，采集板，看門狗板，電源板，主控板，機(jī)柜，AC/DC電源，機(jī)柜空開，機(jī)柜UPS，以太網(wǎng)通信板，交換機(jī)，光纖通道，繼電器，維護(hù)板，與集中監(jiān)測的連接線｝。

在故障模式引導(dǎo)詞集和故障對象引導(dǎo)詞集的全組合中，根據(jù)CXG使用經(jīng)驗(yàn)刪除不合理的故障，CXG故障集F最終包括27條故障（見表1）。

表1 CXG典型故障

4.3 CXG故障分析

針對表1中的27條故障，結(jié)合CXG的功能，將故障類型劃分為11類，每類故障的具體內(nèi)容如下：

單系故障=｛外部干擾導(dǎo)致硬件檢測導(dǎo)向安全側(cè)，驅(qū)動板故障，采集板故障，看門狗板故障，電源板故障，主控板故障，本系電源異常｝；

雙系故障=｛機(jī)柜斷電后，立即上電，AC/DC電源故障，按照單系故障分別處理每一系的故障｝；

雙系掉電=｛機(jī)柜空開斷開，機(jī)柜UPS故障，機(jī)柜空開輸入端掉電，雙系空開斷開，AC/DC電源模塊故障｝；

單系離線=｛看門狗板故障與鄰站通信通道故障，以太網(wǎng)通信板故障，交換機(jī)故障，該通信站所在咽喉方向的光纖通道或通信尾纖故障，鄰站設(shè)備以太網(wǎng)通信板故障或交換機(jī)故障或通信尾纖故障｝；

Ⅰ系與Ⅱ系采集不一致=｛繼電器某一組接點(diǎn)故障，采集板故障，Ⅰ系或Ⅱ系采集斷線｝；

繼電器驅(qū)動采集不一致=｛繼電器故障，無法吸起或落下，采集板故障，繼電器驅(qū)動配線異常，繼電器采集配線異常｝；

繼電器采集錯(cuò)誤=｛繼電器前后接點(diǎn)異常，采集板故障，采集配線異常｝；

以太網(wǎng)通信板故障=｛以太網(wǎng)通信板故障｝；

采集板故障=｛采集板異常｝；

驅(qū)動板故障=｛驅(qū)動板異常｝；

集中監(jiān)測與CXG連接異常=｛CXG維護(hù)板硬件故障，CXG與集中監(jiān)測的連接線異常｝。

根據(jù)CXG的維護(hù)要求，對每類故障從故障現(xiàn)象、判斷方法、故障處理方法和故障對行車的影響4個(gè)方面進(jìn)行分析。以單系故障、Ⅰ系與Ⅱ系采集不一致和與鄰站通信通道故障3類故障為例，CXG故障分析分別見表2—表4。

表2 單系故障分析

表3 Ⅰ系與Ⅱ系采集不一致分析

表4 與鄰站通信通道故障分析

4.4 CXG故障處理流程

針對每類故障，為提高CXG的可維護(hù)性，需分析CXG故障的處理流程。以單系故障為例進(jìn)行分析：單系故障不影響行車，但運(yùn)用于半自動閉塞線路時(shí)，兩站之間無法辦理區(qū)間閉塞操作；運(yùn)用于場間聯(lián)系時(shí)，2個(gè)場之間無法辦理場間作業(yè)。進(jìn)一步，如果另一系繼續(xù)發(fā)生故障會直接影響行車。單系故障需要立即處理，處理流程見圖4。

圖4 單系故障處理措施

5 結(jié)束語

以CXG-js型站間安全信息傳輸系統(tǒng)為例，分析站間安全信息傳輸系統(tǒng)的工作原理，提出基于故障模式引導(dǎo)詞集和故障對象引導(dǎo)詞集的故障分析方法，對站間安全信息傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的故障分析，形成站間安全信息傳輸系統(tǒng)的故障集、故障分析和故障處理流程，為提高站間安全信息傳輸系統(tǒng)的可維護(hù)性提供技術(shù)支持。