鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)

孫小鵬+牛浩

摘 要：現(xiàn)如今，隨著人民生活水平和文化水平的提高，人們出行旅游的頻率不斷的增加，物流行業(yè)的迅猛發(fā)展，也為鐵路運(yùn)輸增加了很多負(fù)擔(dān)。鐵路信號(hào)設(shè)備是鐵路正常運(yùn)行的關(guān)鍵部分，對其進(jìn)行故障檢測，是保證我國鐵路安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。基于此，文章主要對鐵路信號(hào)設(shè)備及故障原因進(jìn)行了分析，并對其故障診斷專家系統(tǒng)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：鐵路設(shè)備；故障原因；專家系統(tǒng)

鐵路運(yùn)輸在快速發(fā)展的同時(shí)，鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩砸笠苍絹碓礁撸F路信號(hào)設(shè)備要求進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測。專家診斷系統(tǒng)和智能算法控制在鐵路運(yùn)輸中的應(yīng)用，能夠提高整個(gè)高鐵運(yùn)行的安全性、高鐵列車信號(hào)檢測的智能性和各種故障的綜合診斷水平，為鐵路的安全運(yùn)輸提供基礎(chǔ)保障。因此，在鐵路運(yùn)輸過程中，相關(guān)部門應(yīng)利用專家診斷系統(tǒng)對鐵路信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)鐵路運(yùn)行存在的故障。

一、鐵路信號(hào)設(shè)備故障概述

（一）鐵路的信號(hào)設(shè)備

鐵路信號(hào)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，目前的鐵路信號(hào)系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)通信、信號(hào)處理及先進(jìn)的計(jì)算方法融合在了一起，并正朝著智能化、自動(dòng)化、可視化的方向發(fā)展，它的發(fā)展是整個(gè)鐵路現(xiàn)代化運(yùn)行的標(biāo)志，是現(xiàn)代化鐵路行業(yè)必不可少的設(shè)備。鐵路信號(hào)檢測設(shè)備可以理解是確保鐵路正常安全運(yùn)行的各種設(shè)備，是列車安全運(yùn)行的保證。

（二）鐵路的基礎(chǔ)信號(hào)設(shè)備

第一，信號(hào)繼電器。信號(hào)繼電器是鐵路運(yùn)行中所有各種繼電器的統(tǒng)一稱呼，它是繼電式電路控制系統(tǒng)的最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，也是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要的接口部件。它的作用是將系統(tǒng)的上位機(jī)和信號(hào)檢測機(jī)、軌道的電路檢測等各種執(zhí)行部件相結(jié)合。第二，信號(hào)機(jī)。信號(hào)機(jī)及其顯示界面構(gòu)成了鐵路的信號(hào)顯示部分，具體包括車站的固定信號(hào)、機(jī)車運(yùn)行信號(hào)及各種行進(jìn)中的信息。它的功能是指示列車各種不同的運(yùn)行信息，反饋其目前的狀態(tài)信息，或是特殊的警示信號(hào)。第三，軌道電路。軌道電路是將鋼軌作為導(dǎo)體構(gòu)成電路回路，并通過軌道電路來檢測列車是否占有線路，傳遞列車的行車信息，檢查軌道的目前具體的占用情況，也可以控制其他信號(hào)設(shè)備。例如：當(dāng)列車行駛進(jìn)入了閉塞區(qū)間時(shí)，軌道電路就會(huì)將列車進(jìn)入該區(qū)間的信號(hào)傳遞給信號(hào)機(jī)，使得其他列車不能入內(nèi)，保證了行車的安全性。第四，道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)。它的主要作用是將機(jī)車轉(zhuǎn)變軌道，而轉(zhuǎn)轍機(jī)是為了完成鐵路道岔的轉(zhuǎn)換和鎖閉的過程，是關(guān)系到行車安全的一個(gè)關(guān)鍵部分，它是根據(jù)列車的行進(jìn)需要自動(dòng)分隔行車線路或是決定是否開通列車的行進(jìn)道路的一種鐵路信號(hào)設(shè)備。

二、鐵路信號(hào)設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)的開發(fā)

系統(tǒng)的具體開發(fā)是一項(xiàng)十分繁瑣的工作，開發(fā)系統(tǒng)要選擇合適的工具，合適的開發(fā)工具可以減少很多工作量，更加便捷的進(jìn)行開發(fā)。在眾多的工具中，程序的主要部分是固定的，不便于系統(tǒng)的升級和維護(hù)，靈活性比較差，普通的開發(fā)工具靈活性比較強(qiáng)，但是由于其語言規(guī)則繁瑣，面向?qū)ο蟮墓δ鼙容^差，因此在編程的時(shí)候比較繁瑣。所以，可以選用JAVA技術(shù)和ACCESS數(shù)據(jù)庫兩種工具共同開發(fā)鐵路故障診斷專家系統(tǒng)。

（二）專家系統(tǒng)的構(gòu)建

專家系統(tǒng)的構(gòu)建過程是首先是將所需要的知識(shí)和信息收集到一起，然后將系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出來，然后將知識(shí)庫建立起來，然后設(shè)立相應(yīng)的推理機(jī)制，然后進(jìn)行全面的系統(tǒng)開發(fā)。知識(shí)庫作為故障診斷專家系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，其構(gòu)建方法如下：

第一，將問題轉(zhuǎn)化成知識(shí)，在整個(gè)過程中要分析該問題的最基本點(diǎn)，也就是該問題要解決的實(shí)際事例是什么，能否將該問題分為更細(xì)節(jié)化的子問題，例如問題中還包含著哪些任務(wù)。第二，將知識(shí)規(guī)范化，將各種知識(shí)表現(xiàn)為一些關(guān)鍵的檢索詞語。例如將已知設(shè)備的某種狀態(tài)進(jìn)行規(guī)范化，然后將診斷結(jié)果也要規(guī)范化，以利于用戶查閱和分析。第三，診斷流程規(guī)范化，將整個(gè)診斷過程進(jìn)行規(guī)范，以便用戶能夠各種規(guī)范的知識(shí)表達(dá)很快的理解其中關(guān)鍵的意思，或是繼續(xù)尋找子問題。第四，將知識(shí)語言轉(zhuǎn)化為編程的語言，將各種知識(shí)進(jìn)行規(guī)范化后就要對其進(jìn)行轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語言，使其能夠自動(dòng)進(jìn)行故障診斷。第五，檢查規(guī)則的合理性，執(zhí)行程序語句，已確定各種知識(shí)是否編定合理，檢查整個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)規(guī)則是否有效。

（三）系統(tǒng)故障診斷流程

專家系統(tǒng)的整個(gè)流程總結(jié)如下：將問題提出，應(yīng)用專家系統(tǒng)進(jìn)行分析；將發(fā)生的故障與系統(tǒng)已經(jīng)儲(chǔ)存的故障特征一一進(jìn)行對照，搜尋是否有相同的記錄；如果在系統(tǒng)庫里找到了相同的故障記錄，那么就將規(guī)則進(jìn)行激活；逐一分析激活規(guī)則，分析是否該規(guī)則的每一個(gè)條件都與目前的故障的情況相同，如果某條規(guī)則條件未知，那么就應(yīng)該提出疑問，通過用戶的答案獲得故障的更多信息；如果該規(guī)則的條件全部與該故障發(fā)生的條件完全吻合，就將應(yīng)用這個(gè)規(guī)則的執(zhí)行結(jié)果存儲(chǔ)；查看還有沒有其他激活的規(guī)則，并進(jìn)行循環(huán)處理；計(jì)算所有激活規(guī)則的可信度；將可信度最高的故障處理方法作為維護(hù)的方案；如果沒有任何規(guī)則可以對應(yīng)，輸出“沒有相關(guān)知識(shí)”使用者將再次尋找其他資料；完成了整個(gè)診斷程序。

三、結(jié)語

隨著我國鐵路運(yùn)輸行業(yè)的飛速發(fā)展，鐵路方面的各項(xiàng)改革也在全面鋪開，列車的安全運(yùn)行是整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。專家診斷系統(tǒng)在鐵路信號(hào)故障診斷中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)鐵路信號(hào)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，為鐵路系統(tǒng)的正常運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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