鐵路信號設(shè)備故障診斷相關(guān)研究

楊帥 中國鐵路北京局集團(tuán)公司石家莊電務(wù)段

一、鐵路信號設(shè)備現(xiàn)狀

通過顏色，位置，形狀，等等一個(gè)特定的對象，它可以幫助司機(jī)控制列車的運(yùn)行。廣義上，鐵路信號是提高行車安全性的技術(shù)和設(shè)備的總和，狹義的鐵路信號是表示行車狀況的標(biāo)志。在日本鐵路的快速發(fā)展過程中，信號設(shè)備的功能日趨復(fù)雜，性能得到了提高。但也存在故障問題，影響了實(shí)際運(yùn)行質(zhì)量。在信息調(diào)度中，對集線器調(diào)度監(jiān)控設(shè)備的依賴性高，采用分布式運(yùn)行方式，影響整體運(yùn)行效率。

二、故障診斷技術(shù)在鐵路信號設(shè)備中的應(yīng)用

（一）信號處理

在可測信號的分析中，數(shù)學(xué)函數(shù)法可以將特征值提取到分析結(jié)果中，對故障進(jìn)行有效的診斷和處理。信號處理方法在鐵路信號設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用具有良好的適用性，由于對故障模型的要求相對較低，應(yīng)用非常普遍，操作方法也很簡單，促進(jìn)了診斷工作效率的提高。然而，當(dāng)應(yīng)用信號處理方法時(shí)，它會受到外部信號噪聲的干擾，并且對信號的檢測和處理有很高的依賴性。信號處理方法不能診斷出所有的故障問題，是一個(gè)有一定局限性的問題，阻礙了實(shí)際工作。在未來的發(fā)展中，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)，以提高信號檢測精度，提高實(shí)際應(yīng)用。

（二）傳統(tǒng)診斷方法

在用傳統(tǒng)的診斷方法診斷鐵路信號設(shè)備故障時(shí)，對員工經(jīng)驗(yàn)的要求更高，主要是人為地對故障進(jìn)行檢測和處理。比較法，壓縮法，觀察法，邏輯推理法，等等幾種常見的傳統(tǒng)診斷方法及其在診斷中的應(yīng)用。適合應(yīng)用。由于電氣集中耦合故障具有很高的抑制能力，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖可以有效地診斷電路故障。同時(shí)，它可以針對故障問題及時(shí)出現(xiàn)，從而幫助檢修人員和承運(yùn)商處理故障特征。該方法實(shí)現(xiàn)了故障定位的有效定位，同時(shí)分析了故障等級，提高了故障處理的實(shí)際效率。傳統(tǒng)的診斷方法對ds-6型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖裝置的故障診斷具有很強(qiáng)的可靠性，得到了廣泛的應(yīng)用。工作人員的豐富經(jīng)驗(yàn)要求有全面的判斷力和靈活性。

（三）人工智能診斷方法

1.專家控制系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是專家系統(tǒng)的核心內(nèi)容，在診斷過程中，需要利用豐富的專家知識來確定故障的類型、位置和處理方法。操作人員在操作過程中需要專家的科學(xué)指導(dǎo)，對工程師的整體技能要求很高。特別是在鐵路信號設(shè)備故障非常復(fù)雜的情況下，它可以與專家控制系統(tǒng)配合使用，診斷和保證邏輯的嚴(yán)密性，并能快速執(zhí)行診斷動作。由于知識是用符號表示和顯示的，對細(xì)節(jié)知識的要求不高，設(shè)置了相應(yīng)的基本規(guī)則，滿足了模塊的處理要求。在專家控制系統(tǒng)中，可以應(yīng)用知識獲取子系統(tǒng)、集成數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入等系統(tǒng)，有效地改進(jìn)專家系統(tǒng)。但是，知識的獲取存在一定的困難，應(yīng)用效果也受到影響。

2.模糊邏輯方法

模糊邏輯方法是以事物的模糊性為特征所揭示的診斷方法之一，在目前的鐵路信號設(shè)備故障診斷中經(jīng)常被應(yīng)用。這種方法最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，80年代被應(yīng)用于地鐵列車自動控制中，結(jié)構(gòu)知識表示能力是模糊邏輯方法的一個(gè)基本特征，在定性知識和模糊知識的表達(dá)上具有很強(qiáng)的優(yōu)越性。特別是在道口繼電器閉合的情況下，在信號燈亮的情況下對診斷是有效的，通過案例推理和規(guī)則推理可以實(shí)現(xiàn)對信號設(shè)備故障的及時(shí)定位，保證診斷結(jié)果的可靠性。用模糊邏輯對故障的診斷是嚴(yán)格的，但在確定征兆與故障之間的關(guān)系時(shí)，存在一定的困難。對模糊知識和誤診等問題的依賴程度很高。在實(shí)際工作中，通常采用邏輯不清的方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來保證良好的診斷效果。

3.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

模擬人腦信息處理是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的最大優(yōu)點(diǎn)，在故障識別中，可以通過分類器和動態(tài)預(yù)測模型對故障問題進(jìn)行評估。知識庫建設(shè)的局限性是專家控制系統(tǒng)的主要問題，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的應(yīng)用有效地解決了上述問題，保證了快速推理，提高了系統(tǒng)的泛化能力和容錯(cuò)能力。由于神經(jīng)元的獨(dú)立性強(qiáng)，故障診斷的效率大大提高，且成本要求高。

（四）分析模型法

分析模型法的基本原理是用相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法，如數(shù)字統(tǒng)計(jì)、分析函數(shù)等，在應(yīng)用中需要建立一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型。當(dāng)鐵路信號設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)的輸入輸出發(fā)生變化，并通過數(shù)學(xué)模型直觀地分析變化情況，針對變化特征闡明故障的類型、位置和處理方法。分析模型法的應(yīng)用不僅可以有效地解決信號設(shè)備的故障問題，而且可以預(yù)測故障的發(fā)展趨勢，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施。該診斷方案對工程師的專業(yè)知識要求較高，對突發(fā)事件的處理更快速、更可靠。運(yùn)用數(shù)學(xué)理論方法和數(shù)學(xué)思想，可以保證故障診斷邏輯的嚴(yán)密性，對故障問題進(jìn)行妥善處理，保證鐵路運(yùn)營安全。

三、結(jié)束語

綜上述，在進(jìn)行列車控制和信息傳輸過程中，要以信號設(shè)施為主，組織鐵路的行車條件，提高運(yùn)營安全性，提高運(yùn)輸效率。特別是當(dāng)前交通量逐年增加，對信號設(shè)施的應(yīng)用提出了更高的要求，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，將影響整個(gè)鐵路系統(tǒng)。標(biāo)志、信號、顯示器是鐵路信號設(shè)施的主要類型，在運(yùn)營過程中易受人為因素、環(huán)境因素和設(shè)備本身的影響。沿用傳統(tǒng)的診斷方法，不僅工作效率降低，而且對故障問題的有效評估和處理難以實(shí)現(xiàn)，風(fēng)險(xiǎn)增大。因此，應(yīng)積極采用故障診斷技術(shù)和方法，以適應(yīng)鐵路系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)和要求。診斷計(jì)劃應(yīng)根據(jù)故障的當(dāng)前狀態(tài)和信號設(shè)施制定。