鐵路信號設備故障診斷專家系統(tǒng)

孫小鵬+牛浩

摘 要：現(xiàn)如今，隨著人民生活水平和文化水平的提高，人們出行旅游的頻率不斷的增加，物流行業(yè)的迅猛發(fā)展，也為鐵路運輸增加了很多負擔。鐵路信號設備是鐵路正常運行的關鍵部分，對其進行故障檢測，是保證我國鐵路安全運行的基礎?；诖?，文章主要對鐵路信號設備及故障原因進行了分析，并對其故障診斷專家系統(tǒng)進行了研究。

關鍵詞：鐵路設備；故障原因；專家系統(tǒng)

鐵路運輸在快速發(fā)展的同時，鐵路運輸?shù)陌踩砸笠苍絹碓礁?，鐵路信號設備要求進行實時的監(jiān)測。專家診斷系統(tǒng)和智能算法控制在鐵路運輸中的應用，能夠提高整個高鐵運行的安全性、高鐵列車信號檢測的智能性和各種故障的綜合診斷水平，為鐵路的安全運輸提供基礎保障。因此，在鐵路運輸過程中，相關部門應利用專家診斷系統(tǒng)對鐵路信號進行動態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)鐵路運行存在的故障。

一、鐵路信號設備故障概述

（一）鐵路的信號設備

鐵路信號是一個十分復雜的系統(tǒng)，目前的鐵路信號系統(tǒng)是將計算機通信、信號處理及先進的計算方法融合在了一起，并正朝著智能化、自動化、可視化的方向發(fā)展，它的發(fā)展是整個鐵路現(xiàn)代化運行的標志，是現(xiàn)代化鐵路行業(yè)必不可少的設備。鐵路信號檢測設備可以理解是確保鐵路正常安全運行的各種設備，是列車安全運行的保證。

（二）鐵路的基礎信號設備

第一，信號繼電器。信號繼電器是鐵路運行中所有各種繼電器的統(tǒng)一稱呼，它是繼電式電路控制系統(tǒng)的最關鍵的環(huán)節(jié)，也是計算機控制系統(tǒng)的一個重要的接口部件。它的作用是將系統(tǒng)的上位機和信號檢測機、軌道的電路檢測等各種執(zhí)行部件相結合。第二，信號機。信號機及其顯示界面構成了鐵路的信號顯示部分，具體包括車站的固定信號、機車運行信號及各種行進中的信息。它的功能是指示列車各種不同的運行信息，反饋其目前的狀態(tài)信息，或是特殊的警示信號。第三，軌道電路。軌道電路是將鋼軌作為導體構成電路回路，并通過軌道電路來檢測列車是否占有線路，傳遞列車的行車信息，檢查軌道的目前具體的占用情況，也可以控制其他信號設備。例如：當列車行駛進入了閉塞區(qū)間時，軌道電路就會將列車進入該區(qū)間的信號傳遞給信號機，使得其他列車不能入內，保證了行車的安全性。第四，道岔轉轍機。它的主要作用是將機車轉變軌道，而轉轍機是為了完成鐵路道岔的轉換和鎖閉的過程，是關系到行車安全的一個關鍵部分，它是根據(jù)列車的行進需要自動分隔行車線路或是決定是否開通列車的行進道路的一種鐵路信號設備。

二、鐵路信號設備故障診斷專家系統(tǒng)設計

（一）系統(tǒng)的開發(fā)

系統(tǒng)的具體開發(fā)是一項十分繁瑣的工作，開發(fā)系統(tǒng)要選擇合適的工具，合適的開發(fā)工具可以減少很多工作量，更加便捷的進行開發(fā)。在眾多的工具中，程序的主要部分是固定的，不便于系統(tǒng)的升級和維護，靈活性比較差，普通的開發(fā)工具靈活性比較強，但是由于其語言規(guī)則繁瑣，面向對象的功能比較差，因此在編程的時候比較繁瑣。所以，可以選用JAVA技術和ACCESS數(shù)據(jù)庫兩種工具共同開發(fā)鐵路故障診斷專家系統(tǒng)。

（二）專家系統(tǒng)的構建

專家系統(tǒng)的構建過程是首先是將所需要的知識和信息收集到一起，然后將系統(tǒng)的總體結構設計出來，然后將知識庫建立起來，然后設立相應的推理機制，然后進行全面的系統(tǒng)開發(fā)。知識庫作為故障診斷專家系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，其構建方法如下：

第一，將問題轉化成知識，在整個過程中要分析該問題的最基本點，也就是該問題要解決的實際事例是什么，能否將該問題分為更細節(jié)化的子問題，例如問題中還包含著哪些任務。第二，將知識規(guī)范化，將各種知識表現(xiàn)為一些關鍵的檢索詞語。例如將已知設備的某種狀態(tài)進行規(guī)范化，然后將診斷結果也要規(guī)范化，以利于用戶查閱和分析。第三，診斷流程規(guī)范化，將整個診斷過程進行規(guī)范，以便用戶能夠各種規(guī)范的知識表達很快的理解其中關鍵的意思，或是繼續(xù)尋找子問題。第四，將知識語言轉化為編程的語言，將各種知識進行規(guī)范化后就要對其進行轉化成計算機能夠識別的語言，使其能夠自動進行故障診斷。第五，檢查規(guī)則的合理性，執(zhí)行程序語句，已確定各種知識是否編定合理，檢查整個系統(tǒng)的知識規(guī)則是否有效。

（三）系統(tǒng)故障診斷流程

專家系統(tǒng)的整個流程總結如下：將問題提出，應用專家系統(tǒng)進行分析；將發(fā)生的故障與系統(tǒng)已經(jīng)儲存的故障特征一一進行對照，搜尋是否有相同的記錄；如果在系統(tǒng)庫里找到了相同的故障記錄，那么就將規(guī)則進行激活；逐一分析激活規(guī)則，分析是否該規(guī)則的每一個條件都與目前的故障的情況相同，如果某條規(guī)則條件未知，那么就應該提出疑問，通過用戶的答案獲得故障的更多信息；如果該規(guī)則的條件全部與該故障發(fā)生的條件完全吻合，就將應用這個規(guī)則的執(zhí)行結果存儲；查看還有沒有其他激活的規(guī)則，并進行循環(huán)處理；計算所有激活規(guī)則的可信度；將可信度最高的故障處理方法作為維護的方案；如果沒有任何規(guī)則可以對應，輸出“沒有相關知識”使用者將再次尋找其他資料；完成了整個診斷程序。

三、結語

隨著我國鐵路運輸行業(yè)的飛速發(fā)展，鐵路方面的各項改革也在全面鋪開，列車的安全運行是整個系統(tǒng)的一個關鍵環(huán)節(jié)。專家診斷系統(tǒng)在鐵路信號故障診斷中的應用，能夠實現(xiàn)鐵路信號的動態(tài)監(jiān)測，為鐵路系統(tǒng)的正常運行奠定堅實的基礎。

參考文獻：

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