1、提高驼峰自动化系统运用可靠性【摘要】本文围绕着某驼峰自动化系统，首先对其可靠性运行从自身缺陷的改进、系统接口电路设计的改进、操作失误的对策等三个方面进行了分析，其次详细分析了在线监测及故障预报警技术在维护系统可靠性中的作用，希望对读者们起到一定的借鉴作用。 【关键词】驼峰；自动化系统；可靠性 中图分类号：O652.9 文献标识码：A 文章编号： 引言 某驼峰自动化采用 TW-2 自动控制系统，该系统在国内经历了长时期的发展和提高，是典型的 DOS 集散式控制系统，采用控制级、管理级、操作级 3 级体系结构，级间采用网络通信，按控制功能和范围设定不同的独立节点。该系统自在某编组站开通至今，速度控
2、制总体不错，95%以上控制精度在1km/h 误差范围内，但由于操作、维护、系统设计及站场作业的特殊要求，有时会导致系统局部或整体失效，不仅制约了能力的发挥，严重时甚至影响解编效率和安全。 1 系统自身缺陷的改进 1.1UPS 问题 该系统主机结构是双机热备，据厂家提供的资料，整套系统平均故障间隔时间为 1.05106h，可靠度应该较高。但实际上，UPS 电源没有采取冗余措施，只考虑了冷备，一旦发生输出故障，将导致全场瘫痪。此时，必须现场倒 UPS 配线，重新恢复驼峰调车区区长工作站，调速工作站和维护工作站的设置参数，故障处理时间较长，正常情况下也要0.5h 以上 ，对驼峰作业影响极大。从产品选
3、型来看，早期自动化或半自动化系统大多采用进口原装 UPS 电源，单机可靠度高，而目前一般选用合资品牌，可靠度明显下降。 解决办法：系统 UPS 电源应采用双机热备，增加电源直供功能，可借鉴使用 UPS 电源双机热备加直供的技术。 1.2I/O 板通信故障 虽然设置了看门狗，但 I/O 通信故障仍时有发生，正常情况下，故障时可自动倒机，故障机退出，复位重启即可，但双机不同步，此时在线主机若再出现故障，系统可能出现异常。一种是双机同时死机，另一种是能倒换，但因输入状态不一致，系统自动进入保护状态，锁闭进路，钩车错道，如果该股道正处于满线状态，应急干预不及可能撞坏车辆。 解决办法：（1）日常维修工作
4、中，加强监测，每日抽查，一旦发生双机不同步，应利用“天窗”时间同时重启双机，恢复同步；（2）加强系统通信网络（CAN 网和以太网）设备的维护，确保网卡插接良好；（3）进一步改进系统设计，隔离 I/O 板对上层 UPS 的干扰，彻底解决I/O 板通信故障导致的系统死机问题。 1.3 减速器控制问题 运用中发现，隔钩车溜放时，前钩车（长钩车组）还未出清减速器区段，系统却给出了出口速度，以致后钩车（长钩车组）进入，仍然执行放头拦尾，导致高速冲撞，结果前钩车离开减速器后，撞上原有车辆停在减速器区段。 分析减速器控制逻辑，钩车在减速器上的准确位置由钩车在减速器上的走行距离并结合计轴决定，如果 L 等于减
5、速器出口至开机点距离且计轴符合，不论减速器区段是否仍在占用，即判为出口，并给出出口速度值。减速器上追钩的判别条件是：前钩车最后一个轴进入减速器 13m后至最后一个轴离开减速器止，若有新的计轴则判追钩，按上述控制逻辑，实际溜放过程中，如钩车正好途停于减速器出口至绝缘节间，或者途停于减速器上而雷达又误采到干扰信号，则系统可能错判该钩车会正常出清，不再对其进行监控，系统将不启动追钩处理程序，对后续进入同股道的钩车仍进行正常控制。 解决方法：在减速器控制逻辑中，判断减速器区段的出清条件，除了对钩车速度实时积分确定是否出口外，需加上减速器区段轨道占用条件的检查，只要轨道继电器不吸起并超过一定时间，则不能
6、判出清，不给出口速度，对后续进入的钩车停止放头拦尾，并将定速降至最低。 2 系统接口电路设计的改进方案 2.1 系统开通后，多次发生风压报警，造成推峰主体信号关闭并锁闭全场道岔，溜放钩车错道。 分析接口电路，发现设计上风压报警采样点不合理，采样点取自空压站低压继电器接点，即风压达到 0.65MPa 时报警，系统进入保护状态。实际上该风压值是控制辅助空压机启动以补充气体的临界条件，并不会影响驼峰控制设备的正常动作。 解决方案：风压报警采样点改从主风管上引出至电接点压力表，将电接点压力表报警值设为 0.6MPa，引至系统。电接点压力表设在运转室为防止人为改变报警设定值，应将压力表装箱固定并施封。
7、2.2 在减速器的实际控制过程中发现，前后台减速器中一台动作，另一台不能动作，系统未报故障，从钩车报告上也看不出问题。 分析减速器接口电路，主要原因是系统对前后台减速器的控制是分开的，但 2 台减速器的表示则是并联输入系统和应急台，只要一台表示正常，系统即判为正常。 解决方案：将减速器接口电路中前后台减速器的表示单独采样，分别引入系统，并将前后台减速器的表示条件串联后引至应急控制台，如果出现单台故障，能及时被操作人员发现。 3 针对操作失误的改进对策 操作失误一般是操作人员不熟悉系统，操作不熟练，失误多或者因操作失误导致异常后，不知如何恢复造成的。本文案例中的驼峰由于编组线太短，只有 600
8、多米，为提高股道利用率，运输部门要求车辆占用三部位减速器时应继续溜放，速度控制由系统自动控制改为手动控制。操作人员在处理时，常常忘记干预或者干预不当，轻者造成车辆途停，重者造成车辆高速冲撞损坏。 操作失误的另一种情况是系统在某股道打靶距离不足时的报警时机太晚，钩车出清末岔后才给出报警提示，再要求操作人员干预时，已失去机会。 解决方法：（1）建议改进报警功能，将打靶距离不足的报警时机提到钩车占用第 1 分路道岔前，提示操作人员利用二、三部位减速器手动干预；（2）建议厂家研制仿真培训系统，运用仿真培训系统进行岗前或应急操作演练，减少由失误造成的损失。 4 在线监测及故障预报警技术在维护系统可靠性中
9、的作用 国内的驼峰过程控制系统虽然具备一些故障监测功能，但都属于事后监测和事后报警。只有在控制过程中，才能发现故障。在控制设备处于待命状态，不实施控制时，即使设备出现了故障，大都无法发现。使得控制系统出现控制错误，造成行车事故和经济损失。 另外，当控制系统发生故障后，故障定位比较困难，使维修人员无法迅速判断故障发生在控制系统本身还是在外围结合电路和基础设备上，只能依据经验逐段排查，这就必然会延误修复时间，不但增加了维修人员的压力还增大了经济损失。因此，加强驼峰过程控制系统的在线监测和故障预报警技术，实现设备的状态修，对于提高控制系统的安全可靠性也具有重要意义。 4.1 基本原理 驼峰过程控制系
10、统的控制信号和采集信号属于数字量和开关量，而且在线监测的实现又以不能影响控制系统的正常工作为前提。考虑到数字逻辑电路的故障通常属于静态故障，因此，在线监测采用功能检测的方法是适宜的。其基本原理如图 1 所示。 图 1 功能检测 根据被测电路输入信号和输出信号之间的逻辑关系，预先建立一个检测数据库。检测时，在被测电路的输入端施加一组事先预定的检测激励信号，在输出端可以得到对应的一组带有被测电路性能状态信息的输出响应信号。将该输出信号与检测数据库中的预期响应信号进行比较，来判断被测电路是否发生了故障。 4.2 驼峰过程控制系统在线监测的组成结构与工作原理 具有在线故障监测功能接口电路的组成框图如图
11、 2 所示。被测接口电路是完成控制任务的控制电路部分。由开关量输入 输出、数字量输入、雷达频率脉冲输入、踏板脉冲输入电路组成。检测逻辑控制电路实现外围现场条件与检测接口电路之间的切换。即保证现场条件不会影响故障检测的准确性，又保证检测向量不致造成现场设备的误动作。 检测接口电路作为各种检测信号的激励源，在计算机的控制下可以产生开关量、数字量、雷达频率脉冲量和踏板脉冲等各种检测向量。 图 2 在线监测的组成结构 4.3 故障预报警 为了尽可能增大故障检出的机率，从而降低事故的发生，系统应尽量压缩故障检测周期，增加故障检测频率。控制系统根据各控制电路模板的用途、控制范围和参与控制的时机，将全部电路
12、模板划分为若干个单元，明确区分出每一单元处于实施控制状态和非实施控制状态的时机。只有在非实施控制状态下，可以进入检测状态，才能进行故障检测。 控制系统在连续运行过程中，一旦判别某一单元可以进入检测状态，即发出检测命令，控制该部分的各电路模板周期地进行故障检测。发现故障后立即报警并给出相应的提示，提请维修处理，实现了故障的预报警，大大降低了事故发生机率和缩小了事故影响范围。 4.4 驼峰过程控制的实时图像再现 以往驼峰作业发生控制失误，要判断是控制系统失误、操作失误还是车辆本身的原因造成失误，只能通过查找有关的各种记录数据、图表、曲线，依赖维修人员的经验进行分析和推断。推断的结果有时又不易被接受
13、。 控制系统从便于分析故障和事故的角度出发，为维修人员提供了一种有效并且直观的分析工具驼峰作业过程的实时图像再现。系统将驼峰整体的控制过程、操作过程、车辆溜放过程有机地结合在一起，以显示画面的形式存储，在需要时可以进行实时图像再现，为维修人员提供形象的显示，对与事故或故障有关的作业过程做直观的观察和分析，便于及时判断、查找事故或故障的原因。主要功能如下： （1）作业过程的有关数据可以保存 15d 以上。图像再现时可以选择任意时间段。 （2）图像显示的范围从推峰机车无线遥控至溜放速度目的制动控制和股道空闲长度的驼峰自动化系统作业的全过程。包括：1）驼峰信号机的显示及向推峰机车发送的遥控命令和机车
14、实际走行速度。2）车辆溜放过程中各减速器控制动作状态、车辆的入口速度、给定速度、出口速度、速度变化情况、操纵人员手动控制状态等。3）车辆溜放过程中各道岔控制动作状态、操纵人员手动控制状态等。4）调车作业和推送作业时进路排列过程、锁闭及解锁过程、各信号机显示状态、值班员的操作过程等。5）测重、测长设备的测量结果。 （3）实时图像显示可以选择前进和后退，并有个速度等级； （4）图像信息可以通过数据网络传送至上级单位或自动化维护中心，以便于有关人员进行定期检查、进行故障分析和维护指导。 结束语 该驼峰自动化系统投入运用后，面对出现的问题，设备维护单位、生产厂家和设计单位都高度重视，认真分析问题，积极
15、研究对策，加强维护。同时，在线监测及故障预报警技术的运用，为保证驼峰编组场的正常运行发挥了重要作用，实现了自动化系统的故障预报警，明显减少了因自动化系统故障造成的事故。同时使维修人员能有充裕的时间进行故障处理，减轻了维修人员的工作压力，保证了系统能安全可靠地运行。利用溜放过程的实时图像再现，可以避免依赖个人经验进行分析、推断的不确定因素，为使用人员分析故障或现场事故提供了便利而有效的分析工具，以利于及时准确地判断故障或事故产生的原因。 参考文献 1. 陈丽娟.杨欣.CHEN Li-juan.YANG Xin 热电厂汽包水位预报警故障检测系统设计与实现J.测控技术 2006,25(9) 2. 张佳宇.魏生民.Zhang Jiayu.Wei Shengmin 基于事例的预报警技术在设备监控系统中的应用研究J.计算机测量与控制 2006,14(11) 3. 曾建军 进口设备分条生产线的电气改造J.广东科技 2009(16)
