淺析鐵路信號系統智能監測技術的應用

黃立民+馮嘉騰

摘 要：近年來，我國的鐵路事業發展迅速，建設規模不斷擴大，通過技術手段極大地提高了列車的運行速度，智能監測技術在鐵路信號系統中得到了廣泛應用。鐵路信號系統通過應用智能監測技術，能夠有效加強對列車運行狀況的實時監測，提高鐵路信號系統的智能化水平，從而保證鐵路運行的安全性與可靠性。本文簡單分析了我國鐵路信號系統監測技術的發展現狀，并探討了其中的幾項關鍵技術及其在鐵路信號系統中的具體應用。

關鍵詞：鐵路；信號系統；智能監測技術

中圖分類號： U284 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）28-141-2

0 引言

隨著科學技術的不斷進步，信息技術逐漸被廣泛應用到鐵路行業。鐵路信號系統作為鐵路現代化建設的重要組成部分，還存在一定的不足，加強鐵路信號系統的智能化探索具有十分重要的意義。智能監測技術是鐵路信號系統朝著安全、可靠、網絡化及數字化方向發展的重要途徑，能夠有效確保行車安全、強化信號設備管理，提升鐵路信號監測設備應用質量。我國鐵路部門要結合鐵路運行實際狀況，充分利用智能化監測技術以及控制設備建設現代化鐵路信號系統，對信號設備的運行狀態進行全面、科學的動態監測和記錄，為鐵路部門掌握鐵路運行狀況及分析事故提供有效參考。

1 鐵路信號系統監測技術發展現狀簡析

1.1 GSM—R通信監測系統

GSM—R通信監測系統主要包括通信接口監測和GSM—R網管監測兩個重要組成部分。通信接口監測是對GSM—R網絡關鍵接口的實時監測，其主要工作任務是對網絡接口信令和業務數據信息進行監控和記錄，同時綜合分析和總結網絡異常事件，為GSM—R系統用戶提供在線歷史數據查詢和網絡狀態監測服務；GSM—R網管主要具有重要的管理功能，涉及配置、報警、故障等多個方面，實時監測和控制鐵路信號系統運行狀態，進而為列車的安全、穩定運行提供可靠保障。

1.2 信號集中監測系統

信號集中監測的體系架構特征為三級四層，能夠實現信息存儲、狀態重現、監測及報警等功能。信號集中監測系統通過CAN總線實時聯系各個信號設備的開關量信息和電氣參數模擬量信息，這些信號設備包括電源屏、軌道電路、信號機、信號電纜等。此外，該系統還可以利用通信接口連接TCC、CBI、ZPW2000軌道電路等設備的維修機，從而獲取相關信息。監測人員可以通過信號集中監測系統監測現場設備工作狀態，并作出相應診斷，確保設備的穩定運行。

1.3 列控監測檢測子系統

列車監測子系統是列車安全運輸的重要保障，能夠實時采集和處理不同程度的數據信息。將車載司法記錄器安裝在列車上，對列車相關運行安全數據進行記錄操作，例如列車司機動作狀態、輸入信息等。在RBC監控室設置RBC維護終端，從而實現對RBC系統工作狀態以及CTC系統通信狀態的檢查。該系統應用危機連鎖電務終端診斷計算機連鎖系統故障，利用臨時限速服務器管理和維護TSRS故障。

2 鐵路信號系統智能監測技術的應用概況

2.1 智能化監測系統的基本構架

在鐵路信號系統中應用智能監測技術，從而形成智能化的監測系統。依據鐵路運行的實際情況，智能化監測系統的基本構架可以分為車站、電務段、電務處三個層面，各部分的功能如下：對于車站層面，智能化監測系統對其進行全方位、多角度的監控，整合各種數據信息，同時傳遞給電務段；對于電務段層面，智能監測系統將車站傳遞過來的數據進行轉化，為電務段的操作提供依據，同時實現了智能化故障報警功能，并向電務處傳遞報警信息及分析數據；對于電務處層面，在獲得電務段傳遞數據的同時，對GSM—R、DMS等系統的檢測數據進行整理，將這些數據信息統一到電務處數據庫，為其他相關工作提供參考，充分發揮智能監測技術在信號設備維護方面的指導作用，推動智能化監測系統綜合化、智能化、信息化發展進程。

2.2 建立智能化監測模型

鐵路信號系統通過應用智能監測技術，可以建立智能化監測模型，具實現了以下幾種功能：第一，匯總各類監測數據，方便對此類數據的綜合全面分析，鐵路信號系統包含很多的設備，需要采用先進的數據處理技術和通信傳輸技術對所有設備數據進行整合，工作人員通過比較分析這些數據，對設備運行狀態進行及時掌握，從而調整設備實現更加合理的應用；第二，建立信號數據綜合處理平臺，充分融合信號系統設備的監測、現場數據，使得鐵路信號數據實現智能化分析，對這些數據進行分類匯總，從而建立數據庫；第三，發揮歷史監測數據的作用，電務段在對設備進行運行狀態分析與預測的時候，可以借助信號系統中監測到的歷史數據以及設備的檢查和維修記錄提供有效參考，同時可以建立相應模型分析設備運行可靠性，實現對設備的狀態特征的全面掌控，為現場設備的智能化分析與狀態預測提供保障；第四，加強與調度控制中心的配合，通過智能化的監測模型可以整理出各種故障事故數據、設備運行狀態信息，為調度控制中心制定運行方案、調整列車運營提供可靠依據，同時使得調度控制中心的應急處理能力提高，能夠針對各種運營問題進行有效的處理和監督控制，實現對運行設備以及現場作業監控，并對設備報警信息進行閉環處理。

3 鐵路信號系統智能監測技術的具體應用

3.1 建立監測數據集

電務段需要進行智能監測的數據種類繁多、數量龐大，主要涉及從地面設備到車載設備、從單元設備到系統的數字量、模擬量以及開關量。在應用智能監測技術的過程中，要對共享數據以及存儲數據進行重點的監測，一方面，深入分析發生信號故障的情況下所產生的相關監測數據，通過對比、關聯形成系統的數據集，為車—地綜合分析提供參考；另一方面，充分運用預警算法、趨勢分析、維護管理等方面的技術，建立事故預警、設備趨勢分析、鐵路生命周期管理所需要的數據集。通過建立科學、全面的共享監測數據集，提高鐵路監測維護的效率。

3.2 存儲與共享機制

在鐵路信號系統中，數據中心最關鍵的功能就是數據共享，為各個車務段以及上級信號處理中心提供科學、完善的數據信息，并為車載監測和地面監測等系統提供全面的數據傳輸和分析服務。根據鐵路信號系統的經濟性要求，結合檢測設備的布置情況和數據容災，經過深入研究，制定鐵路段各個基站控制系統的數據存儲和分配策略，并通過透明化的共享機制，使得數據的利用情況更加的清晰化。此外，各個監測子系統在數據庫的結構和性質等方面存在不同，所監測到的數據一般具有半結構化的特征，加強監測數據的存儲和集成共享是智能監測技術應用的關鍵。

3.3 智能化分析技術

智能化分析技術主要包括設備間的信號邏輯故障分析以及單項設備的專項故障分析，具體分析如下：第一，設備間的信號業務存在聯鎖關系，對其進行故障分析，主要采用對比分析和綜合關聯分析的方法，對鐵路信號專業領域的相關專家的理論經驗和知識技巧進行收集、整理，實現故障診斷專家系統的建立，從而提高推理和判斷工作效率；第二，對于單項設備的故障分析，設備的故障情況往往通過監測信息進行反映，可以利用時頻分析、譜分析、自適應濾波、狀態估計等現代化的信號處理技術，根據監測數據對狀態趨勢進行預測，分析出故障的相關特征，從而進行故障檢測與診斷。

3.4 規范化和標準化操作

鐵路信號系統智能監測技術監測的數據范圍較廣，對其進行規范化、標準化管理具有十分重要的作用。其中，最基本的工作就是對電務設備和數據進行規范化命名。建立數據中心處理平臺的前提工作就是對監測數據進行綜合整理，制定科學、完善的玷污監測數據規范和標準，以滿足鐵路信號系統的應用要求，進而實現數據的自動采集和關聯、模型的自動同步等。

4 結束語

總而言之，鐵路信號系統是鐵路建設的重要組成部分，在科學技術不斷進步的背景下，我國的鐵路信號系統在技術和設備方面也在不斷的進行完善，從傳統單一的特點轉變成系統化、綜合化的優勢，應用智能監測技術，建立鐵路信號智能化監測系統，從而保障鐵路列車運行的安全性、穩定性，促進鐵路事業的快速發展。

參 考 文 獻

[1] 劉大為，郭進，王小敏，陳建譯，楊揚.中國鐵路信號系統智能監測技術[J].西南交通大學學報，2014，05：904-912.

[2] 蔡永寨.淺析我國鐵路信號系統智能監測技術的應用[J].山東工業技術，2016，07：152.

[3] 趙毅博.我國高速鐵路信號智能監測系統技術探究[J].科技與企業，2015，06：76.

[4] 郭亞龍.我國鐵路信號系統智能監測技術[J].通訊世界，2015，11：49-50.

[5] 陳鵬.關于信號微機監測技術在鐵路信號系統應用的研討[J].中國科技投資，2013，26：71.