鐵路信號故障診斷專家系統(tǒng)研究

宇文遠

摘 要：專家系統(tǒng)作為診斷鐵路信號故障的重要依據(jù)，在科技技術持續(xù)革新的過程中，我國鐵路部門也對這一系統(tǒng)進行了優(yōu)化，進而滿足時代競爭的需求。該文以現(xiàn)階段鐵路工作情況為基礎，結合近年來信號故障出現(xiàn)的原因，明確新時代發(fā)展對鐵路信號故障診斷提出的要求，研究鐵路信號故障診斷專家系統(tǒng)的應用內容，以此為保障鐵路運行安全提供有效依據(jù)。

關鍵詞：鐵路；信號故障；診斷；專家系統(tǒng)

中圖分類號：U284 文獻標志碼：A

鐵路建設與維修工作受到現(xiàn)代化技術理念的影響，逐漸向智能化、集中化及標準化的方向穩(wěn)步革新，此時構建以分析與診斷為核心的設備維修系統(tǒng)至關重要。當前市場很多科技機構都針對鐵路信號故障診斷專家系統(tǒng)進行了深入地了解與分析，雖然已經取得了一定的成績，但依舊存在較大的升值空間。因此，該文對鐵路信號故障診斷專家系統(tǒng)進行了深入地探索。

1 鐵路信號出現(xiàn)設備故障的原因

通過了解當前鐵路運行情況可知，信號設備出現(xiàn)故障的原因主要分為以下幾點：其一，鐵路信號設備質量較差。由于安裝在基本電路中的鐵路信號設備質量不達標，導致其在長時間應用中會出現(xiàn)損耗、老化等問題，最終影響信號設備的工作效率，嚴重的還會威脅鐵路運行安全；其二，維修工作不科學。對維修部門工作者而言，定期對信號設備進行維修，不僅能提升信號設備的工作效率，還可以保障鐵路安全。但由于現(xiàn)場維修的人員沒有較高的工作技能和綜合素養(yǎng)，導致實踐操作會有誤差。此時，若沒有對故障進行有效處理，不僅會威脅信號設備，還會產生不可預計的安全事故；其三，違章操作。對于鐵路系統(tǒng)而言，為了保障系統(tǒng)運行安全，企業(yè)要對各部門工作者提出具體工作要求，但了解實踐工作情況可知，大部分工作者并沒有嚴格按照規(guī)定進行操作，最終導致工作中涌現(xiàn)出大量的安全故障，威脅鐵路運行安全；其四，其他外界因素。鐵路信號設備大部分都是安裝在室外的，因此外界因素對其也有極大影響。象暴雨、雷擊等，都會對信號設備造成損耗。對鐵路運行來說，信號設備一直都是各部門工作者關注的基礎設備。在新時代背景下，受社會經濟和科技技術的影響，鐵路運輸安全要求也越來越高，此時就需要維修工作者利用專家系統(tǒng)做好信號設備故障診斷及處理工作，以此為列車穩(wěn)定而安全地運行提供有效保障。

2 專家系統(tǒng)功能模塊分析

2.1 知識獲取

在這一模塊設計過程中，要求獲取的知識內容要具備有效性和客觀性，在工作狀態(tài)下不僅要進行知識的編輯，還要自主學習相關知識。由于上述功能都具備關聯(lián)性，因此工作者要對知識系統(tǒng)當中的內容進行全面管理，且結合具體要求進行修改、革新及刪除，并實現(xiàn)對知識庫的有效管控。在編輯知識時，系統(tǒng)要結合專家提供的具體信息，結合理解、編輯等方法使其達到預期要求，并將其看成新內容融入知識系統(tǒng)當中。

2.2 知識庫構造

在工作過程中，知識庫是以事實規(guī)律為基礎總結出來的信息數(shù)據(jù)，因此其是專家系統(tǒng)進行診斷鐵路信號故障的前提條件，更是保證推理機有效工作的基礎內容。以程序外部數(shù)據(jù)庫為例，工作者可以對行業(yè)專業(yè)提供的經驗知識進行有效儲備，因此知識庫構造子模塊在專家系統(tǒng)工作中，能有效儲備和管理有關知識。通常情況下，要結合固定格式填寫子模塊，并有效區(qū)分中英文格式，以此來確保系統(tǒng)能及時識別。

2.3 診斷分析推理

專家系統(tǒng)在推理模式的輔助下，可以直接解決問題。對推理機而言，其在推理和控制中，可以使專家系統(tǒng)區(qū)別于一般情況下的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，促使其可以在儲備知識的同時，提出有關推理，這樣不僅能為維修工作者提供有效依據(jù)，還可以提升實踐工作的效率。不管是推理機制還是控制策略，它們都屬于推理機正常工作的重要組成部分，而對專家系統(tǒng)來說，通常情況下會選擇反向推理機制進行專家系統(tǒng)的故障診斷和維修工作。

2.4 綜合數(shù)據(jù)庫

簡單來說，其是指在推理狀態(tài)下的專家系統(tǒng)，會用到儲備所需或已有信息的工作存儲器。在設計這一子模塊的過程中，要保證數(shù)據(jù)的時效性。在系統(tǒng)工作過程中，由于綜合數(shù)據(jù)庫中的內容會不斷改變，因此也叫作動態(tài)知識庫。需要注意的是，在引用專家系統(tǒng)對鐵路信號故障進行診斷時，一般要整合應用綜合數(shù)據(jù)庫和知識庫，只有這樣才能提升系統(tǒng)工作的完善性和有效性。

2.5 人機對話

輸入與輸出是人機界面的重要組成內容。了解實踐案例分析可知，在設計這一子模塊的過程中，決不能隨意改變數(shù)據(jù)庫和知識庫，只有這樣才能為系統(tǒng)運行安全提供有效保障。

3 專家系統(tǒng)在鐵路信號設備故障診斷中的應用

3.1 實施反應

專家系統(tǒng)展現(xiàn)出的實時性功能可以幫助工作者進行快速反應，但這個時間在之前并不知道。象在應用系統(tǒng)時，對故障診斷一般會出現(xiàn)3種現(xiàn)象：第一，在系統(tǒng)工作狀態(tài)下如果出現(xiàn)問題，設備還能繼續(xù)應用，且可以快速判斷，此時是否提示相關維修人員對其進行處理；第二，在系統(tǒng)工作狀態(tài)下出現(xiàn)問題，系統(tǒng)將會自動轉變成在次優(yōu)環(huán)境下工作，這樣有助于降低系統(tǒng)的有效性。若得不到有效處理，將會出現(xiàn)設備持續(xù)降級的現(xiàn)象，嚴重的還會阻礙設備工作效率。在這一背景下，系統(tǒng)可以在沒有出現(xiàn)嚴重問題之前，及時診斷存在的問題，并縮短維修時間，提升搶修工作效率；第三，在出現(xiàn)問題后，系統(tǒng)可以及時提出尋找故障的步驟，在條件支持的情況下，更可以明確指出故障位置，以此減少不必要的時間消耗，提升解決問題的效率。

3.2 收集信號與快速處理

在系統(tǒng)工作的過程中，信息可以持續(xù)且實時改變，因此其中儲備了非常多的信息量。同時，由于系統(tǒng)展現(xiàn)出的最終判斷結果會受故障發(fā)生特點的影響，因此維修人員要及時了解問題發(fā)生之前出現(xiàn)的征兆，并獲取有價值的信息數(shù)據(jù)，以此為提出有效的處理方案奠定基礎。系統(tǒng)通過對收集的數(shù)據(jù)信息進行多次加工，并與數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、動態(tài)檢測系統(tǒng)等構建合作關系，就算處理的數(shù)據(jù)信息量再多，維修工作者也可以從中獲取有效信息，并提升實踐工作效率和質量。

3.3 電務安全管理中的專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)在運行時，會通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)實施關聯(lián)對比和深入判斷，來明確潛藏的問題信息，并判斷設備狀態(tài)及維修工作質量等，以此預測信號設備出現(xiàn)故障的規(guī)律，并提出具有針對性的預防處理方案。以信號機為例，如果其中的燈絲出現(xiàn)斷裂問題，專家系統(tǒng)不但會向管理者提出警告，而且會搜索某段時間燈絲的斷裂現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)其持續(xù)斷裂，系統(tǒng)將會實時跟蹤替換燈泡的周期，并在這一階段向工作者提出警示。同時，系統(tǒng)在工作狀態(tài)下可以將研究出的故障發(fā)生規(guī)律傳遞給各部門的安全管理系統(tǒng)，并讓它們進行更高層次的規(guī)律研究，以此提升管理部門的工作水平，并為革新鐵路建設及維修工作提供有效依據(jù)。

4 結語

綜上所述，信號設備作為保障鐵路安全運行的前提條件，通過合理引用專家系統(tǒng)，對其存在的故障問題加以診斷，且與現(xiàn)場集中監(jiān)測設備和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進行整合推廣，不僅能智能分析獲取的數(shù)據(jù)信息，還可以將無法采集的信息數(shù)據(jù)提供給技術工作者進行智能判斷，以此明確故障的發(fā)生概率。

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