鐵路信號(hào)維修工作中存在的問題與解決措施

劉 剛

（朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司原平分公司，山西 原平 045199）

鐵路信號(hào)系統(tǒng)作為鐵路運(yùn)輸安全的關(guān)鍵技術(shù)組成，擔(dān)負(fù)著確保列車安全行駛的重要任務(wù)，其正常運(yùn)行不僅關(guān)系到鐵路運(yùn)輸?shù)捻槙?，更直接影響到廣大乘客和貨物的安全。然而，在實(shí)際的維修工作中，諸多問題逐漸顯現(xiàn)，如何在提高鐵路信號(hào)系統(tǒng)維護(hù)管理水平和技術(shù)支持方面取得突破，已成為一個(gè)亟待解決的重要課題。本文依托多年的鐵路信號(hào)維護(hù)實(shí)踐，對(duì)目前鐵路信號(hào)維修工作中存在的主要問題進(jìn)行深入分析，并在此基礎(chǔ)上針對(duì)性地提出一系列解決措施，旨在為推動(dòng)鐵路信號(hào)維修工作的健康發(fā)展提供理論參考和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 鐵路信號(hào)系統(tǒng)故障維護(hù)的概述

鐵路信號(hào)系統(tǒng)扮演著道路交通的“指揮官”角色，它通過精確、可靠的信號(hào)傳遞與控制，保障著列車在復(fù)雜的鐵路網(wǎng)絡(luò)中準(zhǔn)確無誤地行駛，確保著旅客及貨物的安全。信號(hào)系統(tǒng)故障維護(hù)工作關(guān)乎整個(gè)鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩€(wěn)定性及運(yùn)輸效率，涵蓋的內(nèi)容包括但不限于故障檢測(cè)、問題診斷、部件更換、系統(tǒng)校準(zhǔn)及功能測(cè)試等環(huán)節(jié)。隨著科技的進(jìn)步和鐵路運(yùn)輸業(yè)的飛速發(fā)展，信號(hào)系統(tǒng)逐漸呈現(xiàn)出極高的技術(shù)復(fù)雜性與系統(tǒng)集成性，其中維護(hù)工作所涉及的電氣故障、機(jī)械故障、代碼錯(cuò)誤或硬件失效等問題成為一個(gè)值得關(guān)注的核心，這些問題可能由多種因素引起，例如，自然環(huán)境的影響（如極端天氣、動(dòng)植物侵害等）、人為因素、材料老化、技術(shù)更新?lián)Q代帶來的不匹配等。在現(xiàn)實(shí)工作中，實(shí)施維護(hù)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)在面臨這些挑戰(zhàn)時(shí)，需對(duì)故障進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的定位和修復(fù)，以減少其對(duì)鐵路正常運(yùn)行的影響[1]。

2 鐵路信號(hào)維修工作中存在的問題

2.1 人員短缺與技能不足

鐵路信號(hào)系統(tǒng)的故障維護(hù)工作在實(shí)際操作中面臨著顯著的人員短缺和技能不足問題，這一挑戰(zhàn)在城際和普速鐵路網(wǎng)絡(luò)中尤為突出。在日常運(yùn)行中，鐵路信號(hào)系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)多種類型的故障，其修復(fù)和校正操作要求維護(hù)團(tuán)隊(duì)具備堅(jiān)實(shí)的專業(yè)知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這些問題不僅涉及信號(hào)系統(tǒng)檢測(cè)模塊的精確校正、軌道電路的完整性維護(hù)，還包括列車與地面設(shè)備之間的通信保障。為了有效應(yīng)對(duì)這些問題，維護(hù)人員不僅要能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)踐相結(jié)合，還要能夠迅速并準(zhǔn)確地識(shí)別故障原因并進(jìn)行修復(fù)。但目前的現(xiàn)實(shí)情況是，從事這一領(lǐng)域工作的專業(yè)人員數(shù)量嚴(yán)重不足，且他們所受的專業(yè)培訓(xùn)在某些方面既不系統(tǒng)也不夠前瞻，這導(dǎo)致在遇到某些特定或復(fù)雜的故障場(chǎng)景時(shí)，故障的處理效率和質(zhì)量都受到了不小的挑戰(zhàn)。在新線路剛剛開通時(shí)，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的維護(hù)人員也可能因?yàn)閷?duì)新的設(shè)備和技術(shù)不夠熟悉，而難以迅速解決出現(xiàn)的問題。

2.2 設(shè)備老化和維護(hù)不及時(shí)

在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中，設(shè)備老化和維護(hù)不及時(shí)的問題已經(jīng)成為一個(gè)緊迫的難題。考慮到這一系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)定性和可靠性的極高要求，老化設(shè)備可能導(dǎo)致的后果不容小覷。以某次在歐洲的火車事故為例：一個(gè)使用超過40 年的信號(hào)交換設(shè)備，因?yàn)殚L(zhǎng)期的物理磨損和環(huán)境腐蝕，導(dǎo)致其電氣特性退化，這個(gè)老舊的設(shè)備在一個(gè)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上失效，使得一個(gè)高速列車誤入錯(cuò)誤的軌道，幸好及時(shí)發(fā)現(xiàn)避免了可能的重大事故。另外，日本某鐵路線路在2019 年也曾因?yàn)樾盘?hào)設(shè)備的老化，導(dǎo)致列車延誤超過三小時(shí)，造成上萬乘客受到影響，這些實(shí)際的案例都揭示了設(shè)備老化所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。許多傳統(tǒng)鐵路信號(hào)設(shè)備，特別是依賴于繼電器邏輯的那些，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，其組件在電氣特性、機(jī)械穩(wěn)定性等方面出現(xiàn)明顯退化，這不僅增加了系統(tǒng)故障的可能性，而且有時(shí)會(huì)嚴(yán)重威脅到行車安全，考慮到鐵路信號(hào)系統(tǒng)的功能安全需求，這些老化問題不僅可能導(dǎo)致運(yùn)行不穩(wěn)定，也可能成為重大安全隱患。當(dāng)這些設(shè)備發(fā)生微小故障或異常時(shí)，往往會(huì)引起列車調(diào)度不準(zhǔn)確，形成運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)檫@些老化問題很難被及時(shí)識(shí)別和預(yù)防，常規(guī)的定期維護(hù)方式由于周期過長(zhǎng)、缺乏實(shí)時(shí)性，難以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)這些問題[2]。

2.3 信息化水平不足

在鐵路信號(hào)維修領(lǐng)域，信息化水平的不足在數(shù)據(jù)采集、分析、應(yīng)用等環(huán)節(jié)都有明顯體現(xiàn)，嚴(yán)重地影響了對(duì)故障的快速響應(yīng)和維修工作的準(zhǔn)確性。對(duì)于復(fù)雜的鐵路信號(hào)系統(tǒng)，它們所產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流是巨大和多樣的，涉及車輛運(yùn)行狀態(tài)、信號(hào)設(shè)備狀態(tài)、軌道電路情況等眾多關(guān)鍵信息。在傳統(tǒng)的維修體系下，這些數(shù)據(jù)往往不能被實(shí)時(shí)、全面地監(jiān)控和記錄，這就導(dǎo)致當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異?；蚬收蠒r(shí)，維修人員往往缺少充分的數(shù)據(jù)支持，難以進(jìn)行準(zhǔn)確的故障定位和解決。進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，鐵路信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行的海量數(shù)據(jù)本應(yīng)為故障的診斷和預(yù)測(cè)提供了新的機(jī)會(huì)和方向。理論上這些數(shù)據(jù)能夠幫助技術(shù)人員更加準(zhǔn)確、快速地定位問題，甚至預(yù)測(cè)潛在的風(fēng)險(xiǎn)。但實(shí)際上由于信息化水平的不足，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集、快速傳輸、智能分析以及實(shí)時(shí)反饋等環(huán)節(jié)都無法得到有效實(shí)現(xiàn)。

2.4 安全風(fēng)險(xiǎn)管理不完善

在鐵路信號(hào)維修工作中，安全風(fēng)險(xiǎn)管理的不完善表現(xiàn)得尤為明顯，這一層面的問題既涉及人員的物理安全，也關(guān)聯(lián)到列車運(yùn)行的安全。一個(gè)生動(dòng)的案例在于某主干線的信號(hào)系統(tǒng)，在極端天氣條件下出現(xiàn)了故障，維修團(tuán)隊(duì)在沒有充足的安全防護(hù)措施和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的前提下進(jìn)行了緊急搶修，結(jié)果產(chǎn)生了一次生安全事故，既威脅到了維修人員的生命安全，也給列車運(yùn)行安全帶來了額外風(fēng)險(xiǎn)。在這一層面既有制度和管理流程的問題，也涉及技術(shù)支持和保障方面的缺陷。例如，在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和評(píng)估環(huán)節(jié)，現(xiàn)有的手段往往難以全面精確地獲取現(xiàn)場(chǎng)的各類風(fēng)險(xiǎn)因素；在風(fēng)險(xiǎn)防控和應(yīng)急響應(yīng)環(huán)節(jié)，由于缺乏有效的技術(shù)支持和科學(xué)的流程指導(dǎo)，團(tuán)隊(duì)常常只能依賴有限的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作。

3 針對(duì)鐵路信號(hào)維修工作中存在問題的解決措施

3.1 加強(qiáng)培訓(xùn)與技能提升

縱觀全球范圍內(nèi)的鐵路信號(hào)維修實(shí)踐，經(jīng)驗(yàn)豐富、技能精湛的技術(shù)人員是保障鐵路信號(hào)系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行的關(guān)鍵。對(duì)于我國(guó)鐵路信號(hào)維修隊(duì)伍而言，加強(qiáng)培訓(xùn)與技能提升的緊迫性和重要性不言而喻。深度融合理論知識(shí)與實(shí)踐技能，探尋具有戰(zhàn)略眼光的維修策略與技能提升路徑成為擺在眼前的課題。在一項(xiàng)涵蓋了歐洲數(shù)國(guó)的鐵路信號(hào)技術(shù)研究中，研究者強(qiáng)調(diào)理論研究與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐相結(jié)合的重要性，而這一理念也為我國(guó)鐵路信號(hào)維修工作提供了參考。有效的培訓(xùn)不僅需要覆蓋鐵路信號(hào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理，還應(yīng)深入到具體的故障診斷、組件更換、系統(tǒng)調(diào)試等實(shí)操層面。如何將最新的研究成果，尤其是在信號(hào)系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化方面的新技術(shù)、新方法融入培訓(xùn)體系中，確保維修人員不僅掌握現(xiàn)有的維修技能，還能緊跟技術(shù)發(fā)展的步伐，這樣的問題在全球范圍內(nèi)都是一個(gè)尚未完全解決的挑戰(zhàn)[3]。

3.2 更新設(shè)備與加強(qiáng)維護(hù)

面對(duì)廣大鐵路網(wǎng)中遺留的老舊設(shè)備和技術(shù)體系，更新設(shè)備與加強(qiáng)維護(hù)成為確保鐵路信號(hào)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要手段。在一系列科學(xué)研究與實(shí)際案例分析中，設(shè)備老化、零部件磨損被認(rèn)為是鐵路信號(hào)系統(tǒng)故障的重要因素。在日本關(guān)東地區(qū)的一次大規(guī)模鐵路信號(hào)故障調(diào)查中，研究者發(fā)現(xiàn)，在緊急維修中更換的零部件中，有超過70%是因?yàn)槔匣瓦^度磨損導(dǎo)致的故障。因此對(duì)于老舊設(shè)備的更替與升級(jí)，應(yīng)當(dāng)構(gòu)建一個(gè)科學(xué)、合理的標(biāo)準(zhǔn)體系，從而保證更新?lián)Q代工作的有序進(jìn)行，這包括但不限于制定合理的設(shè)備服務(wù)年限標(biāo)準(zhǔn)、制定與之相匹配的更新?lián)Q代計(jì)劃、合理評(píng)估新老設(shè)備的兼容性以及技術(shù)支持等問題。同時(shí)加強(qiáng)維護(hù)的層面也需要依托于大數(shù)據(jù)和AI 技術(shù)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行智能監(jiān)控和預(yù)警，減少由于設(shè)備故障引發(fā)的列車運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)。在這一點(diǎn)上德國(guó)某鐵路線在實(shí)施智能監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)性維護(hù)實(shí)踐中，成功減少了約30%的設(shè)備故障，這為國(guó)內(nèi)鐵路信號(hào)設(shè)備維護(hù)提供了借鑒。

3.3 推進(jìn)信息化和數(shù)據(jù)分析

深入探討信息化與數(shù)據(jù)分析在鐵路信號(hào)系統(tǒng)維護(hù)中的實(shí)際運(yùn)用對(duì)于解決現(xiàn)有問題具有顯著意義。探討中東鐵路公司（Middle East Railways,MER）在這一方面的應(yīng)用可以發(fā)現(xiàn)其信號(hào)系統(tǒng)維護(hù)工作顯著地得益于信息化技術(shù)的應(yīng)用和數(shù)據(jù)分析的深入，該公司通過在信號(hào)系統(tǒng)中部署傳感器和通信設(shè)備，對(duì)信號(hào)設(shè)備的工作狀態(tài)、故障記錄、維護(hù)日志等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和傳輸，通過部署在云平臺(tái)上的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，使得大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)能夠?yàn)榉治瞿Ｐ吞峁?shí)時(shí)輸入，基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化的分析模型能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障預(yù)測(cè)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的同時(shí)，依托先進(jìn)的通信技術(shù)，MER 可以將分析得到的信息及時(shí)反饋到現(xiàn)場(chǎng)工作人員和管理者，從而實(shí)現(xiàn)信息的快速傳遞和故障的快速響應(yīng)。此外，該公司在信息化建設(shè)中十分注重?cái)?shù)據(jù)安全性和完整性的保障，這在一定程度上確保了鐵路信號(hào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

3.4 建立綜合安全管理體系

鐵路信號(hào)系統(tǒng)安全管理體系的建立與完善，對(duì)于預(yù)防和減少事故的發(fā)生具有至關(guān)重要的作用。在法國(guó)國(guó)家鐵路公司（SNCF）的實(shí)踐中，一個(gè)綜合的安全管理體系被構(gòu)建和持續(xù)優(yōu)化，這一體系覆蓋了信號(hào)系統(tǒng)的全生命周期，包括設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行、維護(hù)等各個(gè)階段，對(duì)于每一階段都制定了嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程。在制定這一體系的過程中，SNCF 十分注重理論研究和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合，不僅引入系統(tǒng)工程理論、可靠性理論和安全科學(xué)理論等多個(gè)學(xué)科的研究成果，還十分重視從實(shí)際運(yùn)行和維護(hù)工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。這一體系明確了在不同環(huán)境和條件下信號(hào)設(shè)備的安全要求和安全防護(hù)措施，對(duì)于設(shè)備的維護(hù)工作提出了明確的安全標(biāo)準(zhǔn)和要求，并基于大量的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)的優(yōu)化和更新。同時(shí)，在該體系的實(shí)施過程中，SNCF十分注重各方面因素的綜合調(diào)控和平衡，旨在通過系統(tǒng)的方法確保鐵路信號(hào)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3.5 強(qiáng)化監(jiān)督和質(zhì)量控制

借鑒日本東日本鐵路公司（East Japan Railway Company,JR East）在此方面的經(jīng)驗(yàn)，其在監(jiān)督和質(zhì)量控制方面展現(xiàn)了顯著效能，該公司精確執(zhí)行一個(gè)以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的維修監(jiān)督體系，確保質(zhì)量通過連續(xù)的輸入和反饋得到持續(xù)改進(jìn)，通過全面監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并系統(tǒng)地記錄所有的維護(hù)活動(dòng)，每次故障事件和維護(hù)過程都被詳細(xì)記錄和分析，形成一個(gè)龐大的故障和維護(hù)數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)被運(yùn)用于質(zhì)量控制過程中，不僅用于識(shí)別和分析故障的根本原因，也被用于改進(jìn)維修過程和策略，這些累積的數(shù)據(jù)與知識(shí)進(jìn)一步被整合到一個(gè)知識(shí)庫中，用于教育和培訓(xùn)新的維修工程師，具體到維護(hù)活動(dòng)的每個(gè)環(huán)節(jié)，詳細(xì)的工作指南和標(biāo)準(zhǔn)操作程序（SOP）被制定出來，以確保每個(gè)維護(hù)活動(dòng)都嚴(yán)格按照既定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。在實(shí)際操作中通過使用各種先進(jìn)的檢測(cè)和測(cè)試工具，如使用非破壞檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行設(shè)備的健康檢查，確保維護(hù)活動(dòng)的效果和質(zhì)量。

3.6 提高緊急響應(yīng)和故障處理能力

針對(duì)緊急響應(yīng)和故障處理能力的提升，英國(guó)鐵路（UK Railways）提供了一個(gè)引人注目的實(shí)例。在其復(fù)雜的鐵路網(wǎng)絡(luò)中，迅速而準(zhǔn)確地響應(yīng)信號(hào)系統(tǒng)故障并進(jìn)行有效的故障處理成為維持其穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。UK Railways 利用高度自動(dòng)化的故障檢測(cè)和響應(yīng)系統(tǒng)，一旦檢測(cè)到信號(hào)系統(tǒng)中的異常狀態(tài)或故障，該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)緊急響應(yīng)流程，包括自動(dòng)通知最近的維修團(tuán)隊(duì)、自動(dòng)重新配置鐵路網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行模式以繞過故障區(qū)域等。此外，UK Railways 在處理故障時(shí)注重根本原因的追蹤和分析，不滿足于僅解決表面問題，通過使用故障樹分析（FTA）和事故因果分析（RCA）等技術(shù)，工程師們深入探究每次故障背后的深層次原因，從而避免類似故障的再次發(fā)生，在整個(gè)故障處理過程中所有的活動(dòng)和數(shù)據(jù)都被嚴(yán)格記錄和分析，用于優(yōu)化故障響應(yīng)流程和提高故障處理效率[5]。

4 結(jié)論

鐵路信號(hào)系統(tǒng)的維護(hù)與管理復(fù)雜性揭示了一個(gè)多維度的問題網(wǎng)絡(luò)，涉及人員、設(shè)備和信息管理的協(xié)同優(yōu)化。全球?qū)嶋H案例表明維護(hù)工作不僅僅是單一的技術(shù)或工具應(yīng)用問題，而是一個(gè)包含人力資源、技術(shù)更新、信息管理、安全控制和響應(yīng)機(jī)制在內(nèi)的綜合體系問題。將維修工作提升到一個(gè)科學(xué)、系統(tǒng)和智能化的管理水平，依托數(shù)據(jù)分析及現(xiàn)代化的信息處理手段，優(yōu)化資源配置，提高故障響應(yīng)效率，確保鐵路信號(hào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和安全至關(guān)重要，進(jìn)一步的實(shí)證研究和實(shí)踐將為優(yōu)化鐵路信號(hào)系統(tǒng)的維護(hù)體系提供更為深刻的見解與方法論。