鐵路信號設(shè)備故障診斷方法探析

王小東

摘要：鐵路安全和鐵路信號有著密切的聯(lián)系，如果鐵路安全運(yùn)行越來越依賴鐵路信號，那么隨著鐵路信號的發(fā)展和水平的提高，也會大大地促進(jìn)鐵路安全的發(fā)展，從鐵路系統(tǒng)的工作人員角度來說，實(shí)施嚴(yán)格的鐵路信號系統(tǒng)的監(jiān)督，及時(shí)排查和解決相關(guān)問題和故障，定期對鐵路信號系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，這些工作對于保證行車的安全是必不可少的，也是其工作的日常主要內(nèi)容，所以，鐵路信號工作人員起著至關(guān)重要的地位。

關(guān)鍵詞：鐵路;信號設(shè)備;故障;診斷方法

鐵路信號設(shè)備的重要性不言而喻，它是信號、聯(lián)鎖、閉塞設(shè)備的總稱，是確保列車行車與調(diào)車安全和提升鐵路通過能力的關(guān)鍵裝備。隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代化鐵路信號設(shè)備的先進(jìn)程度也在不斷提升。本文主要從鐵路信號設(shè)備常見故障出發(fā)，分析信號設(shè)備常見故障的診斷方法。

1.鐵路信號設(shè)備

鐵路信號存在的目的是向有關(guān)行車人員和調(diào)車人員發(fā)出指示和命令，支撐這一目的的就是鐵路信號設(shè)備，包含了鐵路信號指示設(shè)備、聯(lián)鎖設(shè)備、閉塞設(shè)備。從鐵路信號的角度來講，設(shè)備的表現(xiàn)類型主要包括視覺和聽覺兩個(gè)部分，如常見的信號機(jī)、機(jī)車信號機(jī)、信號旗、信號牌、火炬、號角、響墩、機(jī)車鳴笛等。例如列車進(jìn)站需要接收進(jìn)站信號機(jī)的指令信號，該信號機(jī)主要目的是防護(hù)車站安全，指示列車能否由區(qū)間進(jìn)入車站以及確認(rèn)進(jìn)站條件，通常設(shè)置在進(jìn)站路線最外方道岔尖軌尖端不少于50 m 的地點(diǎn)。當(dāng)信號機(jī)顯示紅色燈，則不準(zhǔn)列車越過信號機(jī)停止線，黃色燈光（一個(gè)）準(zhǔn)許列車經(jīng)由道岔直向位置進(jìn)入正線準(zhǔn)備停車。黃色燈（兩個(gè)）準(zhǔn)許列車經(jīng)過道岔側(cè)向位置進(jìn)入站內(nèi)準(zhǔn)備停車。綠色燈，準(zhǔn)許列車按照規(guī)定的速度經(jīng)過正線通過車站。

2.常見鐵路信號設(shè)備故障

2.1信號機(jī)出現(xiàn)故障

信號機(jī)在正常運(yùn)作中由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，容易發(fā)生無法發(fā)出警報(bào)信號的情況，需要技術(shù)人員對信號機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查和檢測，除此之外不止信號機(jī)自身可能會出現(xiàn)問題，外部環(huán)境出現(xiàn)影響也會對信號機(jī)造成故障，妨礙信號機(jī)的正常運(yùn)行。比如在高溫干燥的環(huán)境中，信號機(jī)的故障出現(xiàn)率容易增高，如果沒有及時(shí)定期的檢測工作，會對鐵路交通的安全帶來很大的影響;如果遇到降雨天氣，也可能會對信號機(jī)內(nèi)部造成滲漏和浸泡，導(dǎo)致信號機(jī)失靈無法正常工作[2]。

2.2轉(zhuǎn)轍機(jī)出現(xiàn)故障

外界因素的干擾經(jīng)常會引起轉(zhuǎn)轍機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)紊亂影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并且在基本軌道和尖軌之間如果出現(xiàn)雜物、道岔的密貼狀態(tài)被破壞、軌道之間的豎切部分出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致轉(zhuǎn)轍機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。比如尖軌出現(xiàn)自身或者受外界條件影響破壞，和密貼調(diào)整桿在道岔和拉桿之間的距離不在規(guī)定范圍內(nèi)，都會在使用中出現(xiàn)磨卡、異響的問題;道床不平整或者其他零件故障或者螺絲脫落松弛也會造成轉(zhuǎn)轍機(jī)的故障情況。

2.3軌道電路出現(xiàn)故障

軌道電路容易因?yàn)榧?xì)節(jié)問題出現(xiàn)故障情況，比如發(fā)生線條彎曲或者生銹腐蝕的情況或者塞釘和塞釘孔之間連接不緊密或者因外部原因影響發(fā)生連續(xù)跳線情況，所使用的鋼軌具有的絕緣性能是否良好符合正常運(yùn)轉(zhuǎn)要求等等都會出現(xiàn)影響軌道電路的問題。

3.鐵路信號設(shè)備故障診斷對策

3.1根據(jù)鐵路信號的不同故障進(jìn)行針對性維修

從目前來看鐵路信號系統(tǒng)所產(chǎn)生的故障也是主要有兩類，一類是電源類的故障，另一類就是接觸類的故障，對于這兩種不同類型的故障，我們的工作人員應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況對癥下藥，必須要有針對性的，有目的性的對于這些故障進(jìn)行維修，如果在維修過程中工作人員所使用的方法不當(dāng)或者是策略不正確，也會造成維修損失導(dǎo)致維修進(jìn)程無法推進(jìn)，維修質(zhì)量不能得到保障，所以工作人員在進(jìn)行維修時(shí)必須進(jìn)行合理的劃分，對工作維修時(shí)的質(zhì)量也要有一個(gè)明確的目標(biāo)。對于電源類的故障來說，我們可以恰當(dāng)?shù)臏y試電源接地的情況同時(shí)還要注重是否有混電情況的發(fā)生。如果電壓數(shù)值大于一定的界限時(shí)，則認(rèn)為發(fā)生故障。同時(shí)，從另外一個(gè)角度來說，維修人員必須要盡快的找到故障所發(fā)生的位置，并且制定出方案。針對故障所發(fā)生的問題進(jìn)行合理的維修。發(fā)生了故障，工作人員一定要進(jìn)行及時(shí)的維修，只有這樣才能夠保證行車運(yùn)行時(shí)的安全才能夠?qū)崿F(xiàn)行車運(yùn)行所制定的目標(biāo)。對于故障接觸性的故障來說，我們可以對一些信號設(shè)備進(jìn)行定期的檢查來應(yīng)對故障的發(fā)生，及時(shí)的阻止這些問題，保證行車的安全性。

3.2故障情況的常用診斷方法

第一，在軌道交通的現(xiàn)場維護(hù)和實(shí)時(shí)監(jiān)控的過程中對系統(tǒng)集中監(jiān)測的信號信息進(jìn)行分析規(guī)律和整理總結(jié)，統(tǒng)計(jì)和歸類出現(xiàn)過的故障節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，建立故障知識庫，容納各類故障案例知識和規(guī)則。通過收集所涉及領(lǐng)域的專家理論知識、現(xiàn)場維護(hù)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)積累和檢測系統(tǒng)的實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)等信息，根據(jù)定制規(guī)則的表達(dá)，查詢和篩選各種故障情況的形成原因和措施，來幫助維護(hù)工作人員進(jìn)行交流和維護(hù)工作，不斷地完善和修正專業(yè)知識。第二，構(gòu)建故障知識模塊，通過對設(shè)備故障的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)管理和知識更新豐富故障知識庫，發(fā)生問題時(shí)可以通過對故障知識庫的查詢搜索來提高故障解決的速度，增加維護(hù)人員的維護(hù)知識。第三，出現(xiàn)突發(fā)性故障問題后，要根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測出現(xiàn)的問題情況進(jìn)行分析，辨別是系統(tǒng)內(nèi)部問題還是由于系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備器件出現(xiàn)的問題。比如雨雪風(fēng)暴造成的自然環(huán)境影響或者行車部門的器械設(shè)備產(chǎn)生的干擾等問題，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行維護(hù)。根據(jù)故障問題出現(xiàn)可能導(dǎo)致的結(jié)果進(jìn)行分類，劃分為一般性故障和風(fēng)險(xiǎn)性故障，將可能會引起連鎖反應(yīng)出現(xiàn)危險(xiǎn)情況的故障情況進(jìn)行劃分，謹(jǐn)慎處理。同時(shí)根據(jù)故障情況出現(xiàn)的頻率分類成永久性和間歇性故障，根據(jù)設(shè)備出現(xiàn)問題后的恢復(fù)狀況進(jìn)行分類，便于技術(shù)維護(hù)人員的定期檢測維護(hù)工作。第四，由于對于大量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行人工分析和比較工作難度巨大，需要引進(jìn)信號故障診斷專家系統(tǒng)來在面對故障信號報(bào)警出現(xiàn)時(shí)及時(shí)做出反應(yīng)。

3.3 人工智能診斷方法

3.3.1 模糊邏輯方法

根據(jù)事物的模糊性特點(diǎn)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(jì)的60 年代，并在80 年代應(yīng)用于地鐵列車的自動(dòng)化控制當(dāng)中。結(jié)構(gòu)性知識表達(dá)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(dá)中呈現(xiàn)出較強(qiáng)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)對信號設(shè)備故障的及時(shí)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(jìn)行診斷時(shí)，能夠保障邏輯嚴(yán)謹(jǐn)性，但是在確定征兆和故障模糊關(guān)系時(shí)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。在實(shí)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。

3.3.2 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(shí)，可以采用專家控制系統(tǒng)進(jìn)行診斷，保障邏輯嚴(yán)謹(jǐn)性，起到快速診斷的作用。通過符號對知識進(jìn)行表達(dá)和顯示，因此對于細(xì)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(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)的有效強(qiáng)化。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(shí)踐應(yīng)用中可以融合故障技術(shù)，增強(qiáng)診斷知識的完整性。

3.3.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

對于神經(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)，在模式識別算法的幫助下，針對不同故障，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。

4.結(jié)束語

綜上所述，我們?nèi)绻胍Ｕ翔F路的運(yùn)行安全，鐵路信號系統(tǒng)是必須存在的。電務(wù)工作人員也要負(fù)起責(zé)任，加強(qiáng)責(zé)任心，一旦發(fā)生故障，能夠積極搶修而不是被催著維修，加強(qiáng)積極性。從總體來看，鐵路信號系統(tǒng)存在的問題是可以被解決的。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉慶久.現(xiàn)代鐵路信號設(shè)備維護(hù)與安全保障研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018，No.266（14）：158-159.

[2]申磊.鐵路信號系統(tǒng)故障維修工作對策探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020，No.326（34）：123-124.