鐵路信號設(shè)備故障診斷相關(guān)研究

【摘? 要】信號設(shè)備是鐵路系統(tǒng)的重要組成部分，保障其良好的運行狀況，可以增強鐵路的安全性，防止意外事故的發(fā)生。信號設(shè)備在長時間運行中也難免發(fā)生故障問題，需要加強對常見故障的有效診斷，才能確保其得到及時處理，降低鐵路運行風(fēng)險，保障人們的生命財產(chǎn)安全。在科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的背景下，故障診斷技術(shù)也更加可靠，為故障診斷與防治提供了保障。論文將通過分析鐵路信號設(shè)備現(xiàn)狀，探索鐵路信號設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用措施，為實踐工作提供參考。

【Abstract】Signal equipment is an important part of railway system. Ensuring its good operation condition can enhance the safety of the railway and prevent accidents. In the long-term operation of the signal equipment， it is inevitable to have fault problems， we need to strengthen the effective diagnosis of common faults， thus ensuring that they are handled in a timely manner， reducing the risk of railway operation， and ensuring the safety of people's lives and property. Under the background of the continuous improvement of science and technology， fault diagnosis technology is more reliable， which provides guarantee for fault diagnosis and prevention. This paper will analyze the current situation of railway signal equipment， explore the application measures of fault diagnosis technology of railway signal equipment， and provide reference for practical work.

【關(guān)鍵詞】鐵路;信號設(shè)備;故障診斷

【Keywords】railway; signal equipment; fault diagnosis

【中圖分類號】U284.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）08-0162-02

1 引言

在列車的指揮調(diào)度、信息傳遞等過程中，需要以信號設(shè)備作為核心，實現(xiàn)對鐵路交通狀況的有效梳理，從而增強運行安全性，促進運輸效率的提升。尤其是當(dāng)前交通運輸量逐年增大，對于信號設(shè)備的應(yīng)用也提出了更高的要求，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障問題時將會對整個鐵路系統(tǒng)造成影響。標志、信號機和表示器等，是鐵路信號設(shè)備的主要類型，在運行過程中容易受到人為因素、環(huán)境因素和設(shè)備自身因素等影響，導(dǎo)致故障問題的出現(xiàn)。如果依舊沿用過往的診斷方法，不僅降低了工作效率，而且難以實現(xiàn)對故障問題的有效評估與處理，風(fēng)險隱患增多。因此，應(yīng)該積極創(chuàng)新故障診斷技術(shù)與方法，適應(yīng)鐵路系統(tǒng)的運行特點及需求。應(yīng)該從故障類型及信號設(shè)備現(xiàn)狀出發(fā)，制定針對性診斷方案。

2 鐵路信號設(shè)備現(xiàn)狀

通過特定的物體顏色、位置和形狀等，能夠?qū)π熊嚑顟B(tài)、指令信息和運行條件等進行反映，幫助行車人員對列車運行進行全面控制。從廣義上來講，鐵路信號是增強行車安全的技術(shù)與設(shè)備的總和，從狹義上來講，鐵路信號則是行車條件的指示符號。在我國鐵路事業(yè)的快速發(fā)展當(dāng)中，信號設(shè)備的功能更加復(fù)雜化，其性能也得到明顯增強[1]。但是，由于故障問題的存在，也會對實際運行質(zhì)量造成影響。在信息調(diào)度中對于樞紐調(diào)度監(jiān)督設(shè)備的依賴程度較高，采用分散式工作模式，影響整體運行效率。

3 鐵路信號設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用措施

3.1 傳統(tǒng)診斷方法

應(yīng)用傳統(tǒng)診斷方法對鐵路信號設(shè)備的故障進行診斷時，對于工作人員的經(jīng)驗要求較高，主要是通過人工方式對故障加以全面排查和處理。比較法、壓縮法、觀察法和邏輯推理法等，是傳統(tǒng)診斷方法的幾種常見類型，通常在診斷當(dāng)中會結(jié)合應(yīng)用。計算機聯(lián)鎖與6502電氣集中聯(lián)鎖的故障排除能力較好，因此能夠有效診斷電路故障問題。同時，能夠?qū)崿F(xiàn)對故障問題的及時呈現(xiàn)，從而幫助檢修及運維人員針對故障特點進行處理[2]。該方式能夠?qū)崿F(xiàn)對故障位置的有效定位，同時分析故障層次，提升故障解決的實際效率。傳統(tǒng)診斷方法在DS6-Ⅱ型計算機聯(lián)鎖設(shè)備故障問題的診斷中具有較強的可靠性，因此得到廣泛應(yīng)用。需要通過工作人員的豐富經(jīng)驗對故障進行綜合判斷，也具有一定的靈活性。

3.2 信號處理法

在分析可測信號時主要借助數(shù)學(xué)函數(shù)方法，能夠在分析結(jié)果當(dāng)中對特征值進行提取，從而實現(xiàn)對故障的有效診斷與處理。在鐵路信號設(shè)備故障診斷中應(yīng)用信號處理法時具有良好的適用性，對于故障模型的要求相對較低，因此應(yīng)用十分普遍，在操作方法上也較為簡便，促進了診斷工作效率的提升。然而，在應(yīng)用信號處理法時也會受到外界信號噪聲的干擾，對于信號檢測與處理的依賴程度較高。信號處理法也無法實現(xiàn)對所有故障問題的診斷，具有一定的局限性問題，因此也會對實踐工作造成阻礙[3]。在未來發(fā)展當(dāng)中，應(yīng)該加強技術(shù)創(chuàng)新與改進，增強信號檢測精度，提升實際應(yīng)用效果。

3.3 解析模型法

在處理故障信息時借助于相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法，包括數(shù)理統(tǒng)計和解析函數(shù)等，這是解析模型法的基本原理，在應(yīng)用中需要構(gòu)建精確的數(shù)學(xué)模型，在實用性和有效性上具有較大的優(yōu)勢。鐵路信號設(shè)備發(fā)生故障時，會改變系統(tǒng)的輸入和輸出，能夠通過數(shù)學(xué)模型直觀地分析其變化情況，針對其變化特點明確故障類型、位置和處理方式。解析模型法的應(yīng)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對信號設(shè)備故障問題的有效解決，而且可以對故障發(fā)展趨勢加以預(yù)測，以便做好相應(yīng)的預(yù)防措施。該診斷方式對于技術(shù)人員的專業(yè)能力要求較高，對于突發(fā)事件的處理更加快速且可靠[4]。數(shù)學(xué)理論方法及數(shù)學(xué)思想的應(yīng)用，能夠保障故障診斷邏輯的嚴謹性，確保故障問題得到針對性處理，保障鐵路運行安全。

3.4 人工智能診斷方法

3.4.1 模糊邏輯方法

根據(jù)事物的模糊性特點而引申出來的一種診斷方法即模糊邏輯法，在當(dāng)前鐵路信號設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用也相對較多，該方法最早出現(xiàn)在20世紀的60年代，并在80年代應(yīng)用于地鐵列車的自動化控制當(dāng)中。結(jié)構(gòu)性知識表達能力是模糊邏輯法的基本特征，在定性知識和模糊知識的表達中呈現(xiàn)出較強的優(yōu)勢，編碼處理關(guān)聯(lián)關(guān)系和追蹤處理過程，適用于故障的有效診斷。尤其是在道岔繼電器閉合情況、信號燈點亮情況的診斷中應(yīng)用效果較好，通過事例推理和規(guī)則推理，實現(xiàn)對信號設(shè)備故障的及時定位，確保診斷結(jié)果的可靠性。應(yīng)用模糊邏輯方法對故障進行診斷時，能夠保障邏輯嚴謹性，但是在確定征兆和故障模糊關(guān)系時也會遇到一定的難度，對于模糊知識庫的依賴程度較高，會出現(xiàn)誤診等問題[5]。在實踐工作當(dāng)中，通常會融合模糊邏輯方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，確保良好的診斷效果。

3.4.2 專家控制系統(tǒng)

專業(yè)知識是專家系統(tǒng)的核心內(nèi)容，因此在診斷過程中需要采用豐富的專業(yè)知識確定故障類型、位置和處理方法等。操作人員在操作過程中，需要專家的科學(xué)指導(dǎo)，因此對于技術(shù)人員的綜合素養(yǎng)要求較高。尤其是當(dāng)鐵路信號設(shè)備的故障十分復(fù)雜時，可以采用專家控制系統(tǒng)進行診斷，保障邏輯嚴謹性，起到快速診斷的作用。通過符號對知識進行表達和顯示，因此對于細節(jié)知識的要求不高，需要設(shè)定相應(yīng)的基本規(guī)則，滿足模塊化處理要求。在專家控制系統(tǒng)當(dāng)中，可以應(yīng)用知識獲取子系統(tǒng)、綜合數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入等系統(tǒng)，實現(xiàn)專家系統(tǒng)的有效強化[6]。然而，由于在知識獲取等方面存在一定難度，也會對其應(yīng)用效果產(chǎn)生影響，因此在實踐應(yīng)用中可以融合故障樹技術(shù)，增強診斷知識的完整性。

3.4.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

對于人腦信息處理功能的模擬，是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的最大優(yōu)點，在識別故障時可以借助于分類器和動態(tài)預(yù)測模型，實現(xiàn)對故障問題的全面評估。在構(gòu)建知識庫中存在的局限性，是專家控制系統(tǒng)的主要問題，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的應(yīng)用能夠有效解決上述問題，保障快速推理，增強系統(tǒng)的泛化能力和容錯能力。由于神經(jīng)元的獨立性較強，因此大大提升了故障診斷的效率，在應(yīng)用該方法時對于成本要求較高。

4 結(jié)語

加強對鐵路信號設(shè)備的故障診斷，能夠?qū)崿F(xiàn)對故障問題的有效處理及預(yù)防，防止發(fā)生交通意外事故，增強鐵路運行通暢性。在實踐工作當(dāng)中，傳統(tǒng)診斷方法、信號處理法、解析模型法和人工智能診斷方法等應(yīng)用相對較多，不同方法的優(yōu)勢特點有所差異。因此，需要明確鐵路信號設(shè)備的運行需求，確保診斷方法應(yīng)用的實效性，促進我國鐵路事業(yè)的繁榮發(fā)展。

【參考文獻】

【1】王東升.人工智能在鐵路信號故障診斷中的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng)，2020（17）：123-124.

【2】張碩.基于數(shù)據(jù)挖掘的鐵路信號設(shè)備故障自動診斷研究[J].電氣應(yīng)用，2020，39（06）：85-89.

【3】金正忠.淺談鐵路信號聯(lián)鎖設(shè)備的故障診斷[J].中國新通信，2020，22（06）：137.

【4】馬建文.鐵路信號設(shè)備故障檢修決策支持系統(tǒng)實現(xiàn)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020（03）：84-86.

【5】匡薇.淺析幾個常見鐵路信號設(shè)備故障診斷方法[J].計算機產(chǎn)品與流通，2019（09）：167.

【6】宇文遠.鐵路信號故障診斷專家系統(tǒng)研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2019（06）：46-47.

【作者簡介】任耀華（1989-），男，甘肅永昌人，助理工程師，從事鐵道信號研究。