鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷方法發(fā)展趨勢(shì)探析

【摘要】? ? 文章以鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷方法發(fā)展趨勢(shì)為研究對(duì)象，首先對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備故障種類(lèi)劃分進(jìn)行了簡(jiǎn)單的技術(shù)，隨后對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷方法發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討，并在這一過(guò)程中，介紹了多種鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷方法技術(shù)，以供參考。

【關(guān)鍵詞】? ? 鐵路信號(hào)設(shè)備? ? 故障診斷? ? 發(fā)展趨勢(shì)

前言：

如今隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種故障診斷檢測(cè)技術(shù)也層出不窮，因此針對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的故障診斷，有必要引入這些先進(jìn)的故障診斷檢測(cè)技術(shù)，更有利于提高鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢測(cè)的效率。文章通過(guò)對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷方法發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探討分析，這對(duì)提升鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷檢修效率，維護(hù)鐵路整體安全運(yùn)行有著重要現(xiàn)實(shí)意義。

一、鐵路信號(hào)設(shè)備故障種類(lèi)劃分

一是基于故障產(chǎn)生原因來(lái)進(jìn)行劃分， 可以分類(lèi)兩種故障類(lèi)型。一是現(xiàn)場(chǎng)人員造成的故障，比如現(xiàn)場(chǎng)人員沒(méi)有嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行信號(hào)設(shè)備操作，引起了鐵路信號(hào)設(shè)備故障。二是信號(hào)設(shè)備本身的故障，比如信號(hào)設(shè)備自身質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，或者沒(méi)有維修到位，從而在運(yùn)行時(shí)引發(fā)的各種設(shè)備故障。

二是根據(jù)故障產(chǎn)生性質(zhì)來(lái)進(jìn)行劃分，可以分為以下兩種類(lèi)型故障，一是機(jī)械設(shè)備故障：受維修效果不佳的影響，或者設(shè)備零件老化，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)了故障問(wèn)題。比如設(shè)備螺絲出現(xiàn)了松動(dòng)問(wèn)題，導(dǎo)致繼電器自動(dòng)開(kāi)關(guān)失靈等，便是典型的機(jī)械設(shè)備故障。二是電氣故障，電子元件雖然功能強(qiáng)大，但本身也比較“嬌氣”，使用壽命有限，如果沒(méi)有做好電子元件的定期更換，超出了電子元件使用壽命，那么便會(huì)引發(fā)電氣故障。

三是根據(jù)故障發(fā)生范圍來(lái)進(jìn)行劃分。可以分為以下兩種故障類(lèi)型，一類(lèi)是室內(nèi)故障：這類(lèi)故障顧名思義，即多發(fā)些在室內(nèi)，比如信號(hào)的電路故障、顯示器故障、電源故障等。另一類(lèi)是室外故障，即在室外運(yùn)行的一些信號(hào)設(shè)備發(fā)生的故障。比如道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障，信號(hào)機(jī)故障等[1]。

二、鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷方法發(fā)展趨勢(shì)

信號(hào)設(shè)備在保障鐵路運(yùn)轉(zhuǎn)安全方面發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用，一旦信號(hào)設(shè)備出現(xiàn)了故障問(wèn)題，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行維修，否則很容易釀成重大安全事故。因此一直以來(lái)，人們便對(duì)鐵路故障診斷非常關(guān)注，并研究出了很多故障診斷方法，這些故障針對(duì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)如下表一所示。從當(dāng)下鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷方法發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，知識(shí)故障診斷方法是當(dāng)前設(shè)備故障診斷方面發(fā)展較為迅猛且應(yīng)用十分廣泛的一種診斷技術(shù)方法，相較于上述兩種設(shè)備故障診斷方法，知識(shí)故障診斷方法不需要建立具體的模型，實(shí)際應(yīng)用更加簡(jiǎn)單，因此應(yīng)用前景也非常廣闊，當(dāng)前比較常用的知識(shí)故障診斷方法主要包括以下幾種：

2.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法

對(duì)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而言，本身有著較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)還能夠進(jìn)行并行計(jì)算，非線(xiàn)性?xún)?yōu)勢(shì)也非常強(qiáng)。因此非常適合應(yīng)用于設(shè)備故障診斷，并且當(dāng)前已經(jīng)形成了一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法。在該診斷方法實(shí)施過(guò)程中，能夠針對(duì)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，來(lái)預(yù)測(cè)相關(guān)的故障發(fā)生概率，與此同時(shí)，在模式識(shí)別算法的幫助下，針對(duì)不同故障，還能夠?qū)崿F(xiàn)智能化分類(lèi)，并且還能夠從故障的知識(shí)處理的角度，實(shí)現(xiàn)故障診斷系統(tǒng)的建立，從而有效提高故障診斷與處理的效率。為達(dá)到上述目的，需要先結(jié)合實(shí)際，選擇一個(gè)合理的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以此為依據(jù)完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立，在此基礎(chǔ)上，還需要合理選擇針對(duì)性的學(xué)習(xí)方法，通過(guò)不斷的進(jìn)行試錯(cuò)學(xué)習(xí)，在這一過(guò)程中，需要輸入很多變量、權(quán)值，選擇合理的數(shù)據(jù)值，輸出相應(yīng)的樣本，從而能夠?qū)ι窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)不斷進(jìn)行訓(xùn)練，最終能夠獲得相應(yīng)的理想值，然后再留下閾值和權(quán)值，并給予現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)的實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，在獲得輸出數(shù)據(jù)后，再與各種故障數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，最終即可完成故障的診斷。在鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷時(shí)，比較適合應(yīng)用于由各種人為因素引起的各種故障問(wèn)題診斷。

2.2模糊邏輯故障診斷方法

在實(shí)際進(jìn)行設(shè)備故障診斷時(shí)，針對(duì)前期預(yù)警，我們可以采用模糊語(yǔ)言進(jìn)行說(shuō)明，在實(shí)際進(jìn)行診斷過(guò)程中，需要應(yīng)用一些模糊數(shù)學(xué)理論知識(shí)，提高診斷效率。模糊邏輯故障診斷的基本原理是通過(guò)借助各種算法來(lái)模擬人類(lèi)思維模糊性特點(diǎn)，從而達(dá)到自動(dòng)化診斷的目的，因此同其他設(shè)備故障診斷相比，這種故障診斷不需要建立復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，因此實(shí)際應(yīng)用操作也相對(duì)簡(jiǎn)單一些。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，仍需要建立一定的規(guī)則，并確定在這些規(guī)則之下的隸屬函數(shù)，從而才能達(dá)到故障診斷的目的。但由于缺乏完善模型支撐，因此比較適用于簡(jiǎn)單系統(tǒng)，面對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)，應(yīng)用這種故障診斷方法難以起到良好的診斷效果[2]。在鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷時(shí)，比較適合應(yīng)用于由一些簡(jiǎn)單的機(jī)械故障因素引起的各種故障問(wèn)題診斷?；谀：?邏輯故障診斷流程如下圖1所示：

2.3模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法

模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法是一種綜合性診斷方法，這種方法綜合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與是模糊理論，可以說(shuō)是上述兩種故障診斷方法的“結(jié)合體”。這種設(shè)備故障診斷方法的優(yōu)勢(shì)在于，它能夠模擬人腦思維的方式與過(guò)程中，同時(shí)還具備大腦處理模糊信息的功能，通過(guò)將上述兩種方法優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起。使得自身既有著比較專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，同時(shí)還具有一定的學(xué)習(xí)能力，能夠通過(guò)不斷的試錯(cuò)，積累經(jīng)驗(yàn)，使得自身故障診斷能力不斷得到提升。尤其是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的幫助下，能夠?qū)ο到y(tǒng)模糊規(guī)則進(jìn)行不斷的優(yōu)化，在這一過(guò)程中，還能夠?qū)﹄`屬函數(shù)參數(shù)進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，不斷豐富自己的模糊算法。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷同時(shí)兼具模糊邏輯故障診斷與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際診斷時(shí)，一般基本流程是先利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近任意函數(shù)，然后通過(guò)映射模糊推理的輸入輸出關(guān)系，最終來(lái)達(dá)到模糊控制診斷的目的。當(dāng)前這種模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法已經(jīng)得到了廣泛的研究，是為了設(shè)備故障診斷發(fā)展的一個(gè)新方向。在鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷時(shí)，比較適合應(yīng)用于多故障類(lèi)型問(wèn)題的鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷。

2.4專(zhuān)家系統(tǒng)故障診斷方法

在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)下，我們能夠利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，將專(zhuān)家知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行“打包”，然后輸入到電腦程序中，形成一個(gè)計(jì)算機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)，從而能夠?qū)收蠁?wèn)題進(jìn)行統(tǒng)一處理。從本身上來(lái)看，計(jì)算機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)只是一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，但該程序系統(tǒng)融合了多個(gè)同領(lǐng)域?qū)I(yè)的理論知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，并且在程序系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，能夠給出專(zhuān)家級(jí)別的指導(dǎo)與建議，相當(dāng)于多個(gè)專(zhuān)家的集合體，因此自身的功能自然十分強(qiáng)大。計(jì)算機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)是人工智能發(fā)展一個(gè)非常重要的分支，如今隨著專(zhuān)家系統(tǒng)建立的技術(shù)理論知識(shí)日益完善，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。比較常見(jiàn)的有工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、圖像識(shí)別領(lǐng)域、交通運(yùn)輸領(lǐng)域等。而在交通領(lǐng)域中，便有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的鐵路專(zhuān)家系統(tǒng)，在該系統(tǒng)的幫助下，能夠更好地幫助鐵路設(shè)備進(jìn)行故障診斷，當(dāng)鐵路信號(hào)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，鐵路專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)能夠調(diào)動(dòng)相關(guān)知識(shí)來(lái)幫助進(jìn)行故障診斷分析， 并提出相關(guān)的解決方法，從而能夠更好地幫助維護(hù)鐵路信號(hào)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。以下是主要圍繞信號(hào)設(shè)備專(zhuān)家故障針對(duì)系統(tǒng)建立所進(jìn)行的分析，具體如下：

1、鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)登陸模塊

在鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)中，主要面向兩種用戶(hù)，一是信號(hào)設(shè)備管理人員，二是信號(hào)設(shè)備維修人員。其中管理人員在系統(tǒng)操作中有很大權(quán)限，能夠整理專(zhuān)家各種關(guān)于鐵路信號(hào)設(shè)備的故障診斷方法，并錄入到專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)中，同時(shí)也能夠給予設(shè)備為維修人員一定的權(quán)限。而對(duì)于鐵路信號(hào)設(shè)備維修人員來(lái)說(shuō)，只能進(jìn)行故障診斷的使用與診斷結(jié)果查詢(xún)，無(wú)關(guān)對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行更改。在實(shí)際登陸時(shí)，用戶(hù)可采用“用戶(hù)名+密碼”形式，具體登陸界面如下圖2所示：

2、鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)故障診斷模塊

專(zhuān)家系統(tǒng)在實(shí)際進(jìn)行故障診斷時(shí)，需要先基于故障的分類(lèi)，做好故障嚴(yán)重等級(jí)的劃分與排序，故障等級(jí)越高，說(shuō)明故障帶來(lái)的后果越嚴(yán)重，因此專(zhuān)家系統(tǒng)通常會(huì)先處理故障等級(jí)較高的項(xiàng)目，同時(shí)專(zhuān)家系統(tǒng)也會(huì)顯示具體的故障處理結(jié)果以及尚未處理的故障，便于用戶(hù)了解鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷現(xiàn)狀。如圖三便是故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的故障顯示和故障等級(jí)的具體確定。以下是對(duì)上述故障等級(jí)確定推理過(guò)程進(jìn)行分析，首先，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行尚未處理的鐵路信號(hào)設(shè)備故障選線(xiàn)進(jìn)行選擇，并根據(jù)故障等級(jí)進(jìn)行排序，確定不同故障之間的優(yōu)先級(jí)，在這里我們可以用θ表示優(yōu)先級(jí)，用μ表示知識(shí)規(guī)則的前提條件相似性系數(shù)，用C表示規(guī)則置信度，上述三者的關(guān)系可用以下公式表示：

在專(zhuān)家系統(tǒng)程序在進(jìn)行初始運(yùn)行的過(guò)程中，規(guī)則置信度C被設(shè)置為0.5，一般使用的次數(shù)越多，可信度數(shù)值也就會(huì)變得越高。一般系統(tǒng)每使用10次，可信度會(huì)在原本的基礎(chǔ)上增加0.01.如果進(jìn)行規(guī)則修改，每修改5次，那么可信度將會(huì)在原本的基礎(chǔ)上下降0.01。另一方面，當(dāng)遇到一些新的故障問(wèn)題時(shí)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行的工作人員可以提出申請(qǐng)，通過(guò)增加信號(hào)設(shè)備故障針對(duì)性解決規(guī)則，從而保證故障等級(jí)設(shè)置的合理性。系統(tǒng)在具體推理過(guò)程中，如果采用的推理規(guī)則數(shù)量比較多，那么在計(jì)算總推理規(guī)則時(shí)，需要將單個(gè)規(guī)則可信度進(jìn)行相乘。通常情況下，知識(shí)規(guī)則的前提條件相似性系數(shù)μ的范圍在0至1內(nèi)，如果μ=1，則能夠說(shuō)明之前假設(shè)有故障的前提，均與專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)規(guī)則相匹配，當(dāng)μ在1以?xún)?nèi)，并且比1/3假設(shè)條件還要小，則需要將μ設(shè)置為0.3，如果值在1/3～2/3之間，需要將μ設(shè)置為0.6，如果在2/3～1之間，需要將μ設(shè)置為0.8。在故障出現(xiàn)后，專(zhuān)家系統(tǒng)需要根據(jù)上述內(nèi)容，完成不同規(guī)則優(yōu)先級(jí)計(jì)算，然在根據(jù)最終規(guī)則優(yōu)先級(jí)排序，做好相應(yīng)規(guī)則的選取。

以鐵路信號(hào)設(shè)備道岔無(wú)法轉(zhuǎn)換為例，當(dāng)用戶(hù)利用專(zhuān)家系統(tǒng)選擇道岔無(wú)法轉(zhuǎn)換該故障時(shí)，將會(huì)激活專(zhuān)家系統(tǒng)的一個(gè)故障，即該道岔故障可信度為0.9，但系統(tǒng)分析該故障原因時(shí)，主要包含兩種情況，一是道岔無(wú)法完全轉(zhuǎn)換，二是道岔轉(zhuǎn)換徹底失靈，二者帶來(lái)的影響程度存在一定差異，因此專(zhuān)家系統(tǒng)還需要輔助其他信息，來(lái)證明自身判斷的正確性。比如系統(tǒng)會(huì)給出提示：道岔是否無(wú)法完全轉(zhuǎn)換？交由用戶(hù)進(jìn)行選擇確定，如果用戶(hù)選擇了“是”選項(xiàng)，專(zhuān)家系統(tǒng)將會(huì)繼續(xù)做出下一步判斷：即電壓是否存在問(wèn)題？如果存在問(wèn)題，那么說(shuō)明電路不處于故障狀態(tài)，該結(jié)論可信度將會(huì)上升至0.95，如果發(fā)現(xiàn)電源沒(méi)有電壓，那么可以得出繼電器出現(xiàn)了故障結(jié)論，最終可信度將會(huì)降低至0.45。后續(xù)以此類(lèi)推，專(zhuān)家系統(tǒng)會(huì)將上一步得出的結(jié)論做為下一步的推理?xiàng)l件，最終得出最佳的故障診斷結(jié)果。

3、鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)工單模塊

針對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的故障診斷，在專(zhuān)家系統(tǒng)給予最終診斷解決方案后，后續(xù)需要根據(jù)方案完成檢修。從當(dāng)下鐵路設(shè)備故障檢修開(kāi)展現(xiàn)狀來(lái)看，整體有著一定的隨機(jī)性，且當(dāng)?shù)谝慌鷻z修人員與第二批檢修人員進(jìn)行交接時(shí)，容易出現(xiàn)溝通問(wèn)題，導(dǎo)致故障信息的缺失，不利于故障檢修質(zhì)量水平提升。而本文提出的這種專(zhuān)家系統(tǒng)，能夠采用報(bào)表的形式，將相應(yīng)檢修方案上報(bào)給維修部門(mén)，從而避免了信息溝通缺失問(wèn)題，前一批檢修人員只需要告訴后一批檢修人員具體的檢修完成狀態(tài)即可。相關(guān)人員在完成故障檢修后，還需要在系統(tǒng)中錄入故障的檢修說(shuō)明，從而不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)完整檢修過(guò)程及結(jié)果的記錄與保存，還能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)研究人員提供足夠的信息，有效提高故障檢修效率[3]。

三、總結(jié)

綜上所述，鐵路信號(hào)設(shè)備是鐵路信系統(tǒng)的一項(xiàng)非常重要的設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障問(wèn)題，將會(huì)對(duì)鐵路運(yùn)行整體安全帶來(lái)非常嚴(yán)重的影響。因此需要加強(qiáng)各種先進(jìn)的故障診斷技術(shù)應(yīng)用，相較于傳統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)診斷、參數(shù)故障診斷技術(shù)，專(zhuān)家系統(tǒng)故障診斷診斷推理速度快，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控價(jià)小，易于編程與實(shí)現(xiàn)，因此能夠有效提高鐵路信號(hào)故障診斷檢測(cè)效果，提高故障檢修效率，更好維護(hù)鐵路運(yùn)轉(zhuǎn)安全。

（三）模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法

模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法是一種綜合性診斷方法，這種方法綜合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與是模糊理論，可以說(shuō)是上述兩種故障診斷方法的“結(jié)合體”。這種設(shè)備故障診斷方法的優(yōu)勢(shì)在于，它能夠模擬人腦思維的方式與過(guò)程中，同時(shí)還具備大腦處理模糊信息的功能，通過(guò)將上述兩種方法優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起。使得自身既有著比較專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，同時(shí)還具有一定的學(xué)習(xí)能力，能夠通過(guò)不斷的試錯(cuò)，積累經(jīng)驗(yàn)，使得自身故障診斷能力不斷得到提升。尤其是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的幫助下，能夠?qū)ο到y(tǒng)模糊規(guī)則進(jìn)行不斷的優(yōu)化，在這一過(guò)程中，還能夠?qū)﹄`屬函數(shù)參數(shù)進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，不斷豐富自己的模糊算法。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷同時(shí)兼具模糊邏輯故障診斷與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際診斷時(shí)，一般基本流程是先利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近任意函數(shù)，然后通過(guò)映射模糊推理的輸入輸出關(guān)系，最終來(lái)達(dá)到模糊控制診斷的目的。當(dāng)前這種模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法已經(jīng)得到了廣泛的研究，是為了設(shè)備故障診斷發(fā)展的一個(gè)新方向。在鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷時(shí)，比較適合應(yīng)用于多故障類(lèi)型問(wèn)題的鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷。

（四）專(zhuān)家系統(tǒng)故障診斷方法

在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)下，我們能夠利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，將專(zhuān)家知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行“打包”，然后輸入到電腦程序中，形成一個(gè)計(jì)算機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)，從而能夠?qū)收蠁?wèn)題進(jìn)行統(tǒng)一處理。從本身上來(lái)看，計(jì)算機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)只是一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，但該程序系統(tǒng)融合了多個(gè)同領(lǐng)域?qū)I(yè)的理論知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，并且在程序系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，能夠給出專(zhuān)家級(jí)別的指導(dǎo)與建議，相當(dāng)于多個(gè)專(zhuān)家的集合體，因此自身的功能自然十分強(qiáng)大。計(jì)算機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)是人工智能發(fā)展一個(gè)非常重要的分支，如今隨著專(zhuān)家系統(tǒng)建立的技術(shù)理論知識(shí)日益完善，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。比較常見(jiàn)的有工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、圖像識(shí)別領(lǐng)域、交通運(yùn)輸領(lǐng)域等。而在交通領(lǐng)域中，便有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的鐵路專(zhuān)家系統(tǒng)，在該系統(tǒng)的幫助下，能夠更好地幫助鐵路設(shè)備進(jìn)行故障診斷，當(dāng)鐵路信號(hào)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，鐵路專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)能夠調(diào)動(dòng)相關(guān)知識(shí)來(lái)幫助進(jìn)行故障診斷分析， 并提出相關(guān)的解決方法，從而能夠更好地幫助維護(hù)鐵路信號(hào)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。以下是主要圍繞信號(hào)設(shè)備專(zhuān)家故障針對(duì)系統(tǒng)建立所進(jìn)行的分析，具體如下：

1、鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)登陸模塊

在鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)中，主要面向兩種用戶(hù)，一是信號(hào)設(shè)備管理人員，二是信號(hào)設(shè)備維修人員。其中管理人員在系統(tǒng)操作中有很大權(quán)限，能夠整理專(zhuān)家各種關(guān)于鐵路信號(hào)設(shè)備的故障診斷方法，并錄入到專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)中，同時(shí)也能夠給予設(shè)備為維修人員一定的權(quán)限。而對(duì)于鐵路信號(hào)設(shè)備維修人員來(lái)說(shuō)，只能進(jìn)行故障診斷的使用與診斷結(jié)果查詢(xún)，無(wú)關(guān)對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行更改。在實(shí)際登陸時(shí)，用戶(hù)可采用“用戶(hù)名+密碼”形式，具體登陸界面如下圖二所示：

2、鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)故障診斷模塊

專(zhuān)家系統(tǒng)在實(shí)際進(jìn)行故障診斷時(shí)，需要先基于故障的分類(lèi)，做好故障嚴(yán)重等級(jí)的劃分與排序，故障等級(jí)越高，說(shuō)明故障帶來(lái)的后果越嚴(yán)重，因此專(zhuān)家系統(tǒng)通常會(huì)先處理故障等級(jí)較高的項(xiàng)目，同時(shí)專(zhuān)家系統(tǒng)也會(huì)顯示具體的故障處理結(jié)果以及尚未處理的故障，便于用戶(hù)了解鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷現(xiàn)狀。如圖三便是故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的故障顯示和故障等級(jí)的具體確定。以下是對(duì)上述故障等級(jí)確定推理過(guò)程進(jìn)行分析，首先，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行尚未處理的鐵路信號(hào)設(shè)備故障選線(xiàn)進(jìn)行選擇，并根據(jù)故障等級(jí)進(jìn)行排序，確定不同故障之間的優(yōu)先級(jí)，在這里我們可以用false表示優(yōu)先級(jí)，用false表示知識(shí)規(guī)則的前提條件相似性系數(shù)，用false表示規(guī)則置信度，上述三者的關(guān)系可用以下公式表示：

在專(zhuān)家系統(tǒng)程序在進(jìn)行初始運(yùn)行的過(guò)程中，規(guī)則置信度f(wàn)alse被設(shè)置為0.5，一般使用的次數(shù)越多，可信度數(shù)值也就會(huì)變得越高。一般系統(tǒng)每使用10次，可信度會(huì)在原本的基礎(chǔ)上增加0.01.如果進(jìn)行規(guī)則修改，每修改5次，那么可信度將會(huì)在原本的基礎(chǔ)上下降0.01。另一方面，當(dāng)遇到一些新的故障問(wèn)題時(shí)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行的工作人員可以提出申請(qǐng)，通過(guò)增加信號(hào)設(shè)備故障針對(duì)性解決規(guī)則，從而保證故障等級(jí)設(shè)置的合理性。系統(tǒng)在具體推理過(guò)程中，如果采用的推理規(guī)則數(shù)量比較多，那么在計(jì)算總推理規(guī)則時(shí)，需要將單個(gè)規(guī)則可信度進(jìn)行相乘。

通常情況下，知識(shí)規(guī)則的前提條件相似性系數(shù)false的范圍在0至1內(nèi)，如果false=1，則能夠說(shuō)明之前假設(shè)有故障的前提，均與專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)規(guī)則相匹配，當(dāng)false在1以?xún)?nèi)，并且比f(wàn)alse假設(shè)條件還要小，則需要將false設(shè)置為0.3，如果值在false之間，需要將false設(shè)置為0.6，如果在false之間，需要將false設(shè)置為0.8。在故障出現(xiàn)后，專(zhuān)家系統(tǒng)需要根據(jù)上述內(nèi)容，完成不同規(guī)則優(yōu)先級(jí)計(jì)算，然在根據(jù)最終規(guī)則優(yōu)先級(jí)排序，做好相應(yīng)規(guī)則的選取。

以鐵路信號(hào)設(shè)備道岔無(wú)法轉(zhuǎn)換為例，當(dāng)用戶(hù)利用專(zhuān)家系統(tǒng)選擇道岔無(wú)法轉(zhuǎn)換該故障時(shí)，將會(huì)激活專(zhuān)家系統(tǒng)的一個(gè)故障，即該道岔故障可信度為0.9，但系統(tǒng)分析該故障原因時(shí)，主要包含兩種情況，一是道岔無(wú)法完全轉(zhuǎn)換，二是道岔轉(zhuǎn)換徹底失靈，二者帶來(lái)的影響程度存在一定差異，因此專(zhuān)家系統(tǒng)還需要輔助其他信息，來(lái)證明自身判斷的正確性。比如系統(tǒng)會(huì)給出提示：道岔是否無(wú)法完全轉(zhuǎn)換？交由用戶(hù)進(jìn)行選擇確定，如果用戶(hù)選擇了“是”選項(xiàng)，專(zhuān)家系統(tǒng)將會(huì)繼續(xù)做出下一步判斷：即電壓是否存在問(wèn)題？如果存在問(wèn)題，那么說(shuō)明電路不處于故障狀態(tài)，該結(jié)論可信度將會(huì)上升至0.95，如果發(fā)現(xiàn)電源沒(méi)有電壓，那么可以得出繼電器出現(xiàn)了故障結(jié)論，最終可信度將會(huì)降低至0.45。后續(xù)以此類(lèi)推，專(zhuān)家系統(tǒng)會(huì)將上一步得出的結(jié)論做為下一步的推理?xiàng)l件，最終得出最佳的故障診斷結(jié)果。

3、鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)工單模塊

針對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的故障診斷，在專(zhuān)家系統(tǒng)給予最終診斷解決方案后，后續(xù)需要根據(jù)方案完成檢修。從當(dāng)下鐵路設(shè)備故障檢修開(kāi)展現(xiàn)狀來(lái)看，整體有著一定的隨機(jī)性，且當(dāng)?shù)谝慌鷻z修人員與第二批檢修人員進(jìn)行交接時(shí)，容易出現(xiàn)溝通問(wèn)題，導(dǎo)致故障信息的缺失，不利于故障檢修質(zhì)量水平提升。而本文提出的這種專(zhuān)家系統(tǒng)，能夠采用報(bào)表的形式，將相應(yīng)檢修方案上報(bào)給維修部門(mén)，從而避免了信息溝通缺失問(wèn)題，前一批檢修人員只需要告訴后一批檢修人員具體的檢修完成狀態(tài)即可。相關(guān)人員在完成故障檢修后，還需要在系統(tǒng)中錄入故障的檢修說(shuō)明，從而不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)完整檢修過(guò)程及結(jié)果的記錄與保存，還能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)研究人員提供足夠的信息，有效提高故障檢修效率[3]。

總結(jié)：綜上所述，鐵路信號(hào)設(shè)備是鐵路信系統(tǒng)的一項(xiàng)非常重要的設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障問(wèn)題，將會(huì)對(duì)鐵路運(yùn)行整體安全帶來(lái)非常嚴(yán)重的影響。因此需要加強(qiáng)各種先進(jìn)的故障診斷技術(shù)應(yīng)用，相較于傳統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)診斷、參數(shù)故障診斷技術(shù)，專(zhuān)家系統(tǒng)故障診斷診斷推理速度快，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控價(jià)小，易于編程與實(shí)現(xiàn)，因此能夠有效提高鐵路信號(hào)故障診斷檢測(cè)效果，提高故障檢修效率，更好維護(hù)鐵路運(yùn)轉(zhuǎn)安全。

參考文獻(xiàn)：

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[3]陳麗. 鐵道信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備的故障診斷研究[J]. 天工， 2019， 023（10）：140-140.

作者簡(jiǎn)介：

李承連（1971-06）男，籍貫：湖北武漢，學(xué)歷：本科;職稱(chēng)：高級(jí)工程師，研究方向：信號(hào)工程施工及管理工作。