智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

李濤

摘 要：鐵路信號(hào)系統(tǒng)是列車安全運(yùn)營(yíng)的重要保障，因此，有必要對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行研究。本文首先提出了鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，然后重點(diǎn)分析了各個(gè)子系統(tǒng)的具體應(yīng)用方法。為提高鐵路信號(hào)系統(tǒng)的智能化管理水平、提高列車的安全運(yùn)營(yíng)方面都提供了重要保障。

關(guān)鍵詞：智能監(jiān)測(cè)；鐵路信號(hào)；應(yīng)用；

1 引言

近年來，我國(guó)的鐵路建設(shè)取得了巨大的成就，截止到2017年底，鐵路通車總里程已達(dá)12.7萬(wàn)公里，位居世界第二，其中高速鐵路通車總里程已達(dá)2.5萬(wàn)公里，位居世界第一[1]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國(guó)的鐵路信號(hào)技術(shù)也迎來了一個(gè)黃金發(fā)展機(jī)遇，鐵路信號(hào)系統(tǒng)的功能逐漸由以往的簡(jiǎn)單化逐漸向復(fù)雜化、系統(tǒng)化過渡[2]，并已成為列車運(yùn)營(yíng)安全的重要保障。雖然我國(guó)的鐵路信號(hào)系統(tǒng)的技術(shù)不斷完善和提高，也圍繞鐵路信號(hào)系統(tǒng)開發(fā)出了相配套的鐵路信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但是，信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)仍然存在著智能化程度低、不能進(jìn)行數(shù)據(jù)共享等缺陷，不能進(jìn)行故障的智能分析和設(shè)備狀態(tài)變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，從而對(duì)列車運(yùn)營(yíng)帶來了巨大的安全隱患。智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為一個(gè)成熟的領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，因此，將智能監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用到鐵路信號(hào)系統(tǒng)中，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

根據(jù)鐵路信號(hào)設(shè)備的分布情況和對(duì)鐵路信號(hào)監(jiān)測(cè)的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了基于智能監(jiān)測(cè)技術(shù)的鐵路信號(hào)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)共享子系統(tǒng)、電務(wù)調(diào)度子系統(tǒng)等4個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。其中數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要用于采集鐵路信號(hào)設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和相關(guān)通信設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)主要用來對(duì)采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析和推理，并將分析和推理結(jié)果發(fā)送給電務(wù)調(diào)度子系統(tǒng)；數(shù)據(jù)共享子系統(tǒng)主要用于數(shù)據(jù)的共享。通過該智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析與對(duì)比，實(shí)現(xiàn)故障信號(hào)設(shè)備的定位，并為電務(wù)調(diào)度中心提供決策信息。同時(shí)，該系統(tǒng)還能對(duì)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征挖掘與分析，實(shí)現(xiàn)信號(hào)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)與預(yù)警。系統(tǒng)維護(hù)人員也能將故障處理數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，不斷完善數(shù)據(jù)庫(kù)中的故障類型與條目，不斷增強(qiáng)系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)能力。

3鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各子系統(tǒng)的功能分析

3.1 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)鐵路信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)通過CAN總線傳輸至系統(tǒng)服務(wù)器中，成為專家子系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的類型可分為數(shù)字量和模擬量?jī)煞N，其中，數(shù)字量為二進(jìn)制的開關(guān)量，由0和1構(gòu)成，主要用來表示開關(guān)量傳感器、繼電器、限位開關(guān)等設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)；模擬量主要包括鐵路信號(hào)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的電流、電壓，環(huán)境的溫度、濕度等連續(xù)變化的參數(shù)。

3.2數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)是鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心。其實(shí)現(xiàn)的功能主要有兩個(gè)，第一，對(duì)存在連鎖關(guān)系的鐵路信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，包括故障的對(duì)比分析、關(guān)聯(lián)分析（如車與地的關(guān)聯(lián)等）；第二，對(duì)獨(dú)立的鐵路信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，包括狀態(tài)變化趨勢(shì)的分析、狀態(tài)的故障分析等。利用數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，建立標(biāo)準(zhǔn)化的故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)，為智能化的監(jiān)測(cè)提供依據(jù)，因此，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)是影響智能監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵因素。為了提高數(shù)據(jù)處理的效率，提高智能監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，由于鐵路信號(hào)設(shè)備的故障與其它設(shè)備之間存在著一定的關(guān)聯(lián)性，這種關(guān)聯(lián)性可以用樹狀結(jié)構(gòu)來表示，一次，可以用樹狀結(jié)構(gòu)的形式來表示鐵路信號(hào)設(shè)備的故障信息，通過故障樹可以提高數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的處理效率，便于故障的分析判斷。

3.3 數(shù)據(jù)共享子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)共享子系統(tǒng)是智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中心，它的本質(zhì)是由一些異構(gòu)性、分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成的協(xié)作式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)能夠?qū)Ψ植荚诟鞯氐臄?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問，同時(shí)，無需建立一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，在各車站就能對(duì)各自的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行維護(hù)和更新，分散了系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。整個(gè)子系統(tǒng)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量可達(dá)GB級(jí)，甚至TB級(jí)。因此，數(shù)據(jù)共享子系統(tǒng)既能為電務(wù)段、電務(wù)處級(jí)的監(jiān)測(cè)中心提供數(shù)據(jù)支持，又能為車站級(jí)的監(jiān)測(cè)調(diào)度中心、車載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持?？紤]到鐵路信號(hào)設(shè)備的分布情況，共享數(shù)據(jù)子系統(tǒng)應(yīng)該側(cè)重于處級(jí)、段級(jí)的共享策略。

3.4 電務(wù)調(diào)度子系統(tǒng)

電務(wù)調(diào)度子系統(tǒng)可分為車站級(jí)、電務(wù)段、電務(wù)處三個(gè)級(jí)別。鐵路信號(hào)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)故障的大小逐級(jí)上報(bào)。但是各級(jí)的都有調(diào)度日志管理、維修保養(yǎng)計(jì)劃、應(yīng)急搶修、調(diào)度指令下達(dá)等的權(quán)利。

4結(jié)束語(yǔ)

鐵路信號(hào)系統(tǒng)在保障鐵路安全運(yùn)營(yíng)方面起著重要的作用，同時(shí)也是鐵路建設(shè)的重要組成部分。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)的鐵路信號(hào)系統(tǒng)的功能也越來越強(qiáng)大，建立智能化的鐵路信號(hào)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?yàn)殍F路信號(hào)系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供重要保障，同時(shí)也為列車的安全運(yùn)營(yíng)提供了重要保障。

參考文獻(xiàn)

[1]宋薇.基于我國(guó)鐵路信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀的智能化電務(wù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2017（5）：137-139.

[2]張勤福.淺析我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（20）：132-132.

（作者單位：北京工電大修段）