鐵路信號故障診斷專家系統研究

宇文遠

摘 要：專家系統作為診斷鐵路信號故障的重要依據，在科技技術持續革新的過程中，我國鐵路部門也對這一系統進行了優化，進而滿足時代競爭的需求。該文以現階段鐵路工作情況為基礎，結合近年來信號故障出現的原因，明確新時代發展對鐵路信號故障診斷提出的要求，研究鐵路信號故障診斷專家系統的應用內容，以此為保障鐵路運行安全提供有效依據。

關鍵詞：鐵路；信號故障；診斷；專家系統

中圖分類號：U284 文獻標志碼：A

鐵路建設與維修工作受到現代化技術理念的影響，逐漸向智能化、集中化及標準化的方向穩步革新，此時構建以分析與診斷為核心的設備維修系統至關重要。當前市場很多科技機構都針對鐵路信號故障診斷專家系統進行了深入地了解與分析，雖然已經取得了一定的成績，但依舊存在較大的升值空間。因此，該文對鐵路信號故障診斷專家系統進行了深入地探索。

1 鐵路信號出現設備故障的原因

通過了解當前鐵路運行情況可知，信號設備出現故障的原因主要分為以下幾點：其一，鐵路信號設備質量較差。由于安裝在基本電路中的鐵路信號設備質量不達標，導致其在長時間應用中會出現損耗、老化等問題，最終影響信號設備的工作效率，嚴重的還會威脅鐵路運行安全；其二，維修工作不科學。對維修部門工作者而言，定期對信號設備進行維修，不僅能提升信號設備的工作效率，還可以保障鐵路安全。但由于現場維修的人員沒有較高的工作技能和綜合素養，導致實踐操作會有誤差。此時，若沒有對故障進行有效處理，不僅會威脅信號設備，還會產生不可預計的安全事故；其三，違章操作。對于鐵路系統而言，為了保障系統運行安全，企業要對各部門工作者提出具體工作要求，但了解實踐工作情況可知，大部分工作者并沒有嚴格按照規定進行操作，最終導致工作中涌現出大量的安全故障，威脅鐵路運行安全；其四，其他外界因素。鐵路信號設備大部分都是安裝在室外的，因此外界因素對其也有極大影響。象暴雨、雷擊等，都會對信號設備造成損耗。對鐵路運行來說，信號設備一直都是各部門工作者關注的基礎設備。在新時代背景下，受社會經濟和科技技術的影響，鐵路運輸安全要求也越來越高，此時就需要維修工作者利用專家系統做好信號設備故障診斷及處理工作，以此為列車穩定而安全地運行提供有效保障。

2 專家系統功能模塊分析

2.1 知識獲取

在這一模塊設計過程中，要求獲取的知識內容要具備有效性和客觀性，在工作狀態下不僅要進行知識的編輯，還要自主學習相關知識。由于上述功能都具備關聯性，因此工作者要對知識系統當中的內容進行全面管理，且結合具體要求進行修改、革新及刪除，并實現對知識庫的有效管控。在編輯知識時，系統要結合專家提供的具體信息，結合理解、編輯等方法使其達到預期要求，并將其看成新內容融入知識系統當中。

2.2 知識庫構造

在工作過程中，知識庫是以事實規律為基礎總結出來的信息數據，因此其是專家系統進行診斷鐵路信號故障的前提條件，更是保證推理機有效工作的基礎內容。以程序外部數據庫為例，工作者可以對行業專業提供的經驗知識進行有效儲備，因此知識庫構造子模塊在專家系統工作中，能有效儲備和管理有關知識。通常情況下，要結合固定格式填寫子模塊，并有效區分中英文格式，以此來確保系統能及時識別。

2.3 診斷分析推理

專家系統在推理模式的輔助下，可以直接解決問題。對推理機而言，其在推理和控制中，可以使專家系統區別于一般情況下的數據庫系統，促使其可以在儲備知識的同時，提出有關推理，這樣不僅能為維修工作者提供有效依據，還可以提升實踐工作的效率。不管是推理機制還是控制策略，它們都屬于推理機正常工作的重要組成部分，而對專家系統來說，通常情況下會選擇反向推理機制進行專家系統的故障診斷和維修工作。

2.4 綜合數據庫

簡單來說，其是指在推理狀態下的專家系統，會用到儲備所需或已有信息的工作存儲器。在設計這一子模塊的過程中，要保證數據的時效性。在系統工作過程中，由于綜合數據庫中的內容會不斷改變，因此也叫作動態知識庫。需要注意的是，在引用專家系統對鐵路信號故障進行診斷時，一般要整合應用綜合數據庫和知識庫，只有這樣才能提升系統工作的完善性和有效性。

2.5 人機對話

輸入與輸出是人機界面的重要組成內容。了解實踐案例分析可知，在設計這一子模塊的過程中，決不能隨意改變數據庫和知識庫，只有這樣才能為系統運行安全提供有效保障。

3 專家系統在鐵路信號設備故障診斷中的應用

3.1 實施反應

專家系統展現出的實時性功能可以幫助工作者進行快速反應，但這個時間在之前并不知道。象在應用系統時，對故障診斷一般會出現3種現象：第一，在系統工作狀態下如果出現問題，設備還能繼續應用，且可以快速判斷，此時是否提示相關維修人員對其進行處理；第二，在系統工作狀態下出現問題，系統將會自動轉變成在次優環境下工作，這樣有助于降低系統的有效性。若得不到有效處理，將會出現設備持續降級的現象，嚴重的還會阻礙設備工作效率。在這一背景下，系統可以在沒有出現嚴重問題之前，及時診斷存在的問題，并縮短維修時間，提升搶修工作效率；第三，在出現問題后，系統可以及時提出尋找故障的步驟，在條件支持的情況下，更可以明確指出故障位置，以此減少不必要的時間消耗，提升解決問題的效率。

3.2 收集信號與快速處理

在系統工作的過程中，信息可以持續且實時改變，因此其中儲備了非常多的信息量。同時，由于系統展現出的最終判斷結果會受故障發生特點的影響，因此維修人員要及時了解問題發生之前出現的征兆，并獲取有價值的信息數據，以此為提出有效的處理方案奠定基礎。系統通過對收集的數據信息進行多次加工，并與數據收集系統、動態檢測系統等構建合作關系，就算處理的數據信息量再多，維修工作者也可以從中獲取有效信息，并提升實踐工作效率和質量。

3.3 電務安全管理中的專家系統

專家系統在運行時，會通過對監測數據實施關聯對比和深入判斷，來明確潛藏的問題信息，并判斷設備狀態及維修工作質量等，以此預測信號設備出現故障的規律，并提出具有針對性的預防處理方案。以信號機為例，如果其中的燈絲出現斷裂問題，專家系統不但會向管理者提出警告，而且會搜索某段時間燈絲的斷裂現象，如果發現其持續斷裂，系統將會實時跟蹤替換燈泡的周期，并在這一階段向工作者提出警示。同時，系統在工作狀態下可以將研究出的故障發生規律傳遞給各部門的安全管理系統，并讓它們進行更高層次的規律研究，以此提升管理部門的工作水平，并為革新鐵路建設及維修工作提供有效依據。

4 結語

綜上所述，信號設備作為保障鐵路安全運行的前提條件，通過合理引用專家系統，對其存在的故障問題加以診斷，且與現場集中監測設備和數據分析系統進行整合推廣，不僅能智能分析獲取的數據信息，還可以將無法采集的信息數據提供給技術工作者進行智能判斷，以此明確故障的發生概率。

參考文獻

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