鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷方法發(fā)展趨勢探析

【摘要】? ? 文章以鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷方法發(fā)展趨勢為研究對(duì)象，首先對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備故障種類劃分進(jìn)行了簡單的技術(shù)，隨后對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷方法發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討，并在這一過程中，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

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)的故障診斷檢測技術(shù)，更有利于提高鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢測的效率。文章通過對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷方法發(fā)展趨勢進(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)備故障種類劃分

一是基于故障產(chǎn)生原因來進(jìn)行劃分， 可以分類兩種故障類型。一是現(xiàn)場人員造成的故障，比如現(xiàn)場人員沒有嚴(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)來進(jìn)行劃分，可以分為以下兩種類型故障，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)了故障問題。比如設(shè)備螺絲出現(xiàn)了松動(dòng)問題，導(dǎo)致繼電器自動(dòng)開關(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)生范圍來進(jìn)行劃分?？梢苑譃橐韵聝煞N故障類型，一類是室內(nèi)故障：這類故障顧名思義，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

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，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)展趨勢來看，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，非線性優(yōu)勢也非常強(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)施過程中，能夠針對(duì)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，來預(yù)測相關(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，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，通過不斷的進(jìn)行試錯(cuò)學(xué)習(xí)，在這一過程中，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)場相應(yīng)的實(shí)際檢測數(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言進(jìn)行說明，在實(shí)際進(jìn)行診斷過程中，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借助各種算法來模擬人類思維模糊性特點(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)簡單一些。在實(shí)際應(yīng)用過程中，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)用于由一些簡單的機(jī)械故障因素引起的各種故障問題診斷?；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)勢在于，它能夠模擬人腦思維的方式與過程中，同時(shí)還具備大腦處理模糊信息的功能，通過將上述兩種方法優(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，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)，然后通過映射模糊推理的輸入輸出關(guān)系，最終來達(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)用于多故障類型問題的鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷。

2.4專家系統(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)專家系統(tǒng)，從而能夠?qū)收蠁栴}進(jìn)行統(tǒng)一處理。從本身上來看，計(jì)算機(jī)專家系統(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)行過程中，能夠給出專家級(jí)別的指導(dǎo)與建議，相當(dāng)于多個(gè)專家的集合體，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)專門的鐵路專家系統(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)問題時(shí)，鐵路專業(yè)系統(tǒng)能夠調(diào)動(dòng)相關(guān)知識(shí)來幫助進(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)備故障診斷專家系統(tǒng)登陸模塊

在鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)中，主要面向兩種用戶，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，并錄入到專家系統(tǒng)的知識(shí)庫中，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)備維修人員來說，只能進(jìn)行故障診斷的使用與診斷結(jié)果查詢，無關(guān)對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行更改。在實(shí)際登陸時(shí)，用戶可采用“用戶名+密碼”形式，具體登陸界面如下圖2所示：

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

專家系統(tǒng)在實(shí)際進(jìn)行故障診斷時(shí)，需要先基于故障的分類，做好故障嚴(yán)重等級(jí)的劃分與排序，故障等級(jí)越高，說明故障帶來的后果越嚴(yán)重，因此專家系統(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：

在專家系統(tǒng)程序在進(jìn)行初始運(yùn)行的過程中，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，則能夠說明之前假設(shè)有故障的前提，均與專家系統(tǒng)知識(shí)規(guī)則相匹配，當(dāng)μ在1以內(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)備道岔無法轉(zhuǎn)換為例，當(dāng)用戶利用專家系統(tǒng)選擇道岔無法轉(zhuǎn)換該故障時(shí)，將會(huì)激活專家系統(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，一是道岔無法完全轉(zhuǎn)換，二是道岔轉(zhuǎn)換徹底失靈，二者帶來的影響程度存在一定差異，因此專家系統(tǒng)還需要輔助其他信息，來證明自身判斷的正確性。比如系統(tǒng)會(huì)給出提示：道岔是否無法完全轉(zhuǎn)換？交由用戶進(jìn)行選擇確定，如果用戶選擇了“是”選項(xiàng)，專家系統(tǒng)將會(huì)繼續(xù)做出下一步判斷：即電壓是否存在問題？如果存在問題，那么說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)以此類推，專家系統(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)備故障檢修開展現(xiàn)狀來看，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，從而避免了信息溝通缺失問題，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明，從而不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)完整檢修過程及結(jié)果的記錄與保存，還能夠?yàn)楝F(xiàn)場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)故障問題，將會(huì)對(duì)鐵路運(yùn)行整體安全帶來非常嚴(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)勢在于，它能夠模擬人腦思維的方式與過程中，同時(shí)還具備大腦處理模糊信息的功能，通過將上述兩種方法優(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，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)，然后通過映射模糊推理的輸入輸出關(guān)系，最終來達(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)用于多故障類型問題的鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷。

（四）專家系統(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)專家系統(tǒng)，從而能夠?qū)收蠁栴}進(jìn)行統(tǒng)一處理。從本身上來看，計(jì)算機(jī)專家系統(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)行過程中，能夠給出專家級(jí)別的指導(dǎo)與建議，相當(dāng)于多個(gè)專家的集合體，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)專門的鐵路專家系統(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)問題時(shí)，鐵路專業(yè)系統(tǒng)能夠調(diào)動(dòng)相關(guān)知識(shí)來幫助進(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)備故障診斷專家系統(tǒng)登陸模塊

在鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)中，主要面向兩種用戶，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，并錄入到專家系統(tǒng)的知識(shí)庫中，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)備維修人員來說，只能進(jìn)行故障診斷的使用與診斷結(jié)果查詢，無關(guān)對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行更改。在實(shí)際登陸時(shí)，用戶可采用“用戶名+密碼”形式，具體登陸界面如下圖二所示：

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

專家系統(tǒng)在實(shí)際進(jìn)行故障診斷時(shí)，需要先基于故障的分類，做好故障嚴(yán)重等級(jí)的劃分與排序，故障等級(jí)越高，說明故障帶來的后果越嚴(yán)重，因此專家系統(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：

在專家系統(tǒng)程序在進(jìn)行初始運(yùn)行的過程中，規(guī)則置信度false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，則能夠說明之前假設(shè)有故障的前提，均與專家系統(tǒng)知識(shí)規(guī)則相匹配，當(dāng)false在1以內(nèi)，并且比false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)備道岔無法轉(zhuǎn)換為例，當(dāng)用戶利用專家系統(tǒng)選擇道岔無法轉(zhuǎn)換該故障時(shí)，將會(huì)激活專家系統(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，一是道岔無法完全轉(zhuǎn)換，二是道岔轉(zhuǎn)換徹底失靈，二者帶來的影響程度存在一定差異，因此專家系統(tǒng)還需要輔助其他信息，來證明自身判斷的正確性。比如系統(tǒng)會(huì)給出提示：道岔是否無法完全轉(zhuǎn)換？交由用戶進(jìn)行選擇確定，如果用戶選擇了“是”選項(xiàng)，專家系統(tǒng)將會(huì)繼續(xù)做出下一步判斷：即電壓是否存在問題？如果存在問題，那么說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)以此類推，專家系統(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)備故障檢修開展現(xiàn)狀來看，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，從而避免了信息溝通缺失問題，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明，從而不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)完整檢修過程及結(jié)果的記錄與保存，還能夠?yàn)楝F(xiàn)場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)故障問題，將會(huì)對(duì)鐵路運(yùn)行整體安全帶來非常嚴(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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作者簡介：

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