鐵路信號集中監測系統的分析與運用

武文龍

中國鐵路北京局集團有限公司天津電務段 天津 300140

高速鐵路和城市軌道為人們的出行提供了便利，尤其是鐵路信號系統在技術和設備方面都出現了新的發展趨勢，對保證交通運行的安全和提高運行的效率具有重要的作用。為此，管理部門應該掌握鐵路信號集中監測系統，及時發現系統在運行過程中出現的問題，采取具有針對性的措施解決。

1 鐵路信號微機監測系統與功能

1.1 微機監測系統

微機監測系統運用互聯網技術、計算機設備進行數據處理與存儲，使微機、存儲、監控等設備能夠集成整合，分析、加工處理鐵路信號，憑借系統邏輯能力自動分析鐵路運行數據。微機監測系統中運用到傳感、計算機、通信、現場總線與智能技術等，能夠更加全方位地實施鐵路運行過程監測，詳細記錄鐵路運行信號，分析故障信息，一旦發現安全故障可以及時預警，為鐵路系統電務運行提供條件。

1.2 微機監測系統功能

在鐵路運行中，微機監測系統能夠采集開關量、模擬量的數據信息，并且將其儲存到系統中繪制成圖，一旦發現故障信息便會立刻發出預警。采集的鐵路運行數據也可以被編制為報表與狀態表等，為數據后期的加工處理提供便利。同時，利用系統數據實時傳輸的功能，可以為網絡傳輸信號與監控所得數據。除此之外，微機監測系統還能進行人機對話與時鐘校對，確保鐵路系統在要求的時間范圍內安全運行。該系統的具體功能主要有兩個。①監測鐵路信號。利用微機監測系統可以實時監測鐵路信號變化，發現信號中潛在的危險信息。以往采用的信號監測方法，只是具備數據短期儲存功能，時間較長的數據無法在綜合分析中運用，更不能發現其中存在的問題。利用鐵路信號微機監測系統，能夠解決傳統監測方法存在的問題。憑借計算機在信息儲存方面的優勢，采集實時鐵路運行設備運行數據，展開動態監測。采集到的大量數據能被全部儲存，作為鐵路運行狀態分析的依據，按照數據變化以及分析結果便可以了解當前設備是否故障。若發現設備存在異常，便可以及時通知檢修人員馬上處理，以免安全事故發生危及鐵路安全運行。②監測信號狀態。利用計算機檢監測鐵路信號狀態，能夠持續性的掌握鐵路信號情況，監控所得數據上傳到計算機系統，保證鐵路運行數據的完整性。同時，計算機采集數據比較客觀，很少會因為人為操作導致失誤，加上數據具有連續性，因此數據分析之后便可以了解存在的變化。鐵路運行數據經過對比，使檢修人員更加深入地了解鐵路運行狀態，發現其中是否存在安全隱患，若有安全隱患便可以及時將其排除。

2 鐵路信號集中監測系統展望

2.1 故障診斷方法

①傳統診斷方法。以技術人員為主要操作者，憑借其技能和經驗探尋故障的發生機理，是較為常見的故障診斷方法，但其精準度不足，且人力資源投入量較大。②信號處理法。基于設備運行數據構建信號模型，可實現對信號的分析，從中提取具有參考價值的信息，包含振幅、頻率等，由此展開故障診斷工作。通過信號處理法的應用，可有效縮短故障診斷的時間，效率有所提高。③模型解析法。以數學模型為主要工具，圍繞選定的診斷對象展開數理統計、函數解析等操作，從中判斷被測信息，以便分析故障。但需強調的是，數學模型容易受到信息不全面等因素的制約，由此出現構建難度大、精準度不足的情況，得到的故障診斷結果也易出現精度不足的現象。④人工智能診斷方法。以遺傳算法、模糊邏輯等現階段前沿技術為支撐，再結合具有可行性的傳統技術，以更加智能化的方式完成故障的識別、分析及預測操作，是較為主流的方法，也是重點發展方向。

2.2 基于機器學習的設備及故障診斷

信號設備故障診斷存在著不確定性和復雜性，在診斷的過程中可能會受到外界因素的影響，存在很大的不確定性。此外，信號設備由大量的元件組成，然而每個元件的電機性能也存在明顯的差異性，同時也會隨著外界環境發生變化，不能建立平穩的模型。相關的研究顯示，采取機器學習技術的方式能夠挖掘隱藏的知識，之后通過這些知識來預知未來的數據，是解決該問題的重要途徑。監測系統采集到的原始數據的噪音性比較明顯，不能直接用于診斷和學習，需要進行進一步的處理，能夠在一定程度上抑制噪音和降低維度。在特征提取的環節，應該應用設備領域的專業知識，將設備的提取和故障類型緊密聯系，同時還應該保證特征之間的相互獨立性。采取機器學習技術的方式能夠對特征數據進行分析，從而找到最佳的概率模型和求解算法，不斷優化參數。此外，轉轍機是故障類型比較復雜的信號設備，主要的監測量包括動作電流和功率等。需要對轉轍機故障診斷進行研究，取得的效果比較顯著。對于各片段處理，可以通過信號處理方法來進行穩定的統計圖，如電流強度、噪聲水平和噪聲均衡度等。

2.3 利用信號微機監測技術中道岔電流曲線來判斷鐵路信號的故障

在鐵路運行交通系統的運行發展中，鐵路信號微機監測系統中所顯示的道岔電流曲線主要反映的是道岔的運行狀態。但是，在鐵路交通的運行過程中，由于道路交通的運行狀態的不同，使道岔的狀態也會有明顯的差異。因此，為了能夠保障鐵路交通的穩定運行，必須對道岔的狀態進行準確的判斷，以保障鐵路交通的穩定運行。通常，在當道岔的電流較高的情況下，表示當前的道岔區域處于解鎖的狀態，而當道岔完成解鎖后，會自動進入鎖閉的狀態中，而在這個過程中，電流值還是較高的。當解鎖區的電流出現異常變化時，表示當前道岔區可能未完成正常的解鎖，而造成這種情況的原因，可能是因為道岔本身的機械阻力過大或壓力過大的原因，而導致道岔不能進行正常的解鎖。

3 結語

信號微機監測技術在鐵路信號系統中的應用，能夠對鐵路交通在運行過程中，所產生的各方面的信息進行快速、準確的采集和處理，為鐵路交通的運行發展，奠定相關的數據基礎。同時，應用信號微機監測技術，能夠對鐵路電路系統中的電流變化做出實時的反饋，并結合電流變化曲線對軌道交通中的故障原因做出準確的判斷，為鐵路交通的發展穩定奠定了重要基礎。