铁路信号电缆是信号设备的重要组成部分，随着铁路的发展，信号电缆故障对铁路安全运营造成的影响越来越大，而且由于信号电缆的隐蔽敷设，造成电缆故障定位及处理难度增大，干扰正常的铁路运输秩序，严重时威胁和危害行车安全。电缆故障监测报警系统可实现对多条电缆进行循环检测，一旦发现其阻抗发生变化（断线或混线）自动启动本机的脉冲回波测距设备，上位机通过对脉冲回波测距设备返回数据进行分析，将电缆名称、故障点与本机间距离、故障点大概位置（公里标）等信息，以手机短信形式通知有关人员。
电缆故障监测报警系统可对多条电缆备用芯线进行实时监测，一旦发生故障，可进行自动测量并分析出故障点距本机间距离，故障点大概位置（公里标），并已手机短信形式通知有关人员。通过本系统，可在不影响信号传输的情况下，实时监测信号电缆，信号电缆故障后，第一时间判断出故障原因及故障点位置，有效缩短故障处理时间。
1系统组成
本系统主要由电缆切换电路、电阻测量电路、脉冲回波测距电路、分析软件及短信通知组成。
在每条电缆中找出一对备用芯线作为监测对象，在该对芯线的远端接一终端电阻（考虑到铁路信号电缆芯线的截面积和长度等因素，终端电阻阻值采用2KΩ），将该对芯线的始端接至本机。在单片机的控制下，本机循环对每对芯线的阻抗进行测试；一旦发现某对芯线阻抗超出范围，自动启动脉冲回波测距电路，并将测量结果送至工控机；工控机通过软件分析，控制脉冲回波测距电路以不同的增益和采样速率多次对该对芯线进行测试，最后分析出故障点位置（故障点与本机间距离），控制短信通知模块将电缆名称、距离等信息发送至有关人员的手机。
1.1 电缆切换电路
电缆故障监测报警系统可同时监测多条备用芯线（最多60条），由单片机控制继电器来切换电缆，可循环对所接电缆进行电阻测量，当所测电缆电阻阻抗超出范围，将该电缆切换至脉冲回波测距电路，分析故障点位置。
1.2 电阻测量电路
利用单片机的A/D转换模块对所接电缆进行阻抗测量，考虑到铁路信号电缆芯线的截面积和长度等因素，终端电阻阻值采用2 KΩ，因此当测得电缆阻抗小于1.5 KΩ，判定电缆混线；当测得电缆阻抗大于5 KΩ，判定电缆断线。
1.3 脉冲回波测距电路
由工控机控制脉冲回波测距电路，在故障电缆上加上低压脉冲，该脉冲沿电缆传播直到阻抗失配的地方，在这些点上都会引起电波的反射，反射脉冲回到电缆测试端时被脉冲回波测距电路接收，并上传至工控机，由分析软件分析出故障点位置。
1.4 分析软件
根据电缆的测试波形我们可以判断故障的性质，当发射脉冲与反射脉冲同相时，表示是断路故障或终端头开路。当发射脉冲与反射脉冲反相时，则是短路接地或低阻故障。
工控机控制脉冲回波测距电路以不同的增益和采样速率多次对该对芯线进行测试，最后分析出故障点位置。
1.5 短信通知
可在系统中提前设置站中心公里标、电缆名称、电缆重点公里标、电缆长度、短信接收人员电话号码等信息，当电缆故障后，软件可自动分析出故障点的距离，并将电缆名称、故障点与本机间距离、故障点大概位置（公里标）等信息，以手机短信形式通知所设置人员。
2设计原理
2.1电缆切换电路
系统可实时监测60条备用电缆，其中每条电缆都连接一个转换继电器（如上图所示）。单片机可根据需求控制驱动电路，动作相应继电器，从而接通电缆。平时状态，单片机根据电缆设置循环监测所接电缆，通过ZHJ继电器将电缆接至电阻测量模块，所测电缆阻抗超出范围，ZHJ继电器立即将该电缆接至脉冲回拨测距电路，进行故障点距离测量。
2.2 电阻测量电路
本系统单片机采用STC12C5A60S2，该单片机具有8路10位高速A/D转换器，速度可达250KHz（25万次/秒），其A/D转换口在P1口（P1.7-P1.0）。本系统通过测量电路中已知电阻R1（500Ω）的电压VR1，求得流经该已知电阻的电流I R1，从而求得电缆电阻R。
2.3 脉冲回波测距电路
图1
上图1为脉冲测试的基本原理图。测量电缆故障时，电缆可视为一条均匀分布的传输线，根据传输线理论，在电缆一端加上脉冲电压，该脉冲按一定的速度（决定于电缆介质的介电常数和导磁系数）沿线向远端传输，当脉冲遇到故障点（或阻抗不均匀点）就会产生反射，记录下发送脉冲和反射脉冲之间的传输时间△T，则可按已知的传输速度V来计算出故障点的距离Lx，Lx=V・△T/2。
测试时，在电缆故障相上加上低压脉冲，该脉冲沿电缆传播直到阻抗失配的地方，如中间接头、T型接头、短路点、断路点和终端头等等，在这些点上都会引起电波的反射，反射脉冲回到电缆测试端时被保存并显示。当发射脉冲与反射脉冲同相时，表示是断路故障或终端头开路。当发射脉冲与反射脉冲反相时，则是短路接地或低阻故障。
3 技术特点
（1）电缆故障监测报警系统可在不影响信号传输的情况下，实时监测信号电缆，一旦信号电缆发生故障，可在第一时间判断出故障原因及故障点位置，有效缩短故障处理时间。
（2）具有电缆切换电路，可同时监测多条电缆（60条），并自由切换。
（3）自动调节脉冲回波测试的频率及增益，以便更准确测量故障点位置。
（4）系统分析软件可准确分析出电缆故障点与本机间距离、故障点大概位置（公里标），并及时将信息发送至有关人员。
