地鐵信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備故障診斷技術(shù)探究

周江

中鐵十一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司 湖北 武漢 430074

引言

地鐵信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)是地鐵安全系統(tǒng)子系統(tǒng)中最為重要的，因此，為了進(jìn)一步加強(qiáng)聯(lián)鎖設(shè)備系統(tǒng)的可靠性，采用高效可行的檢測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)觀測(cè)地鐵信號(hào)聯(lián)鎖的工作狀態(tài)，分析診斷存在的問題并反饋給相關(guān)單位是提高其診斷技術(shù)最重要的環(huán)節(jié)。

1 iLOCK系統(tǒng)的特點(diǎn)特性

智能安全性計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)簡(jiǎn)稱iLOCK系統(tǒng)，是地鐵信號(hào)連鎖聯(lián)鎖設(shè)備的主要分系統(tǒng)，此系統(tǒng)是以“2取2”為基礎(chǔ)架構(gòu)的衍生系統(tǒng)，在基礎(chǔ)架構(gòu)上添加具有自主性的“故障—安全”等新的衍生診斷技術(shù)，并且充分運(yùn)用了NISAL專項(xiàng)知識(shí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步完善了iLOCK系統(tǒng)，提高其安全可靠性。

iLOCK系統(tǒng)的整合包含了很多技術(shù)設(shè)計(jì)，其設(shè)備故障檢測(cè)運(yùn)用了“反應(yīng)故障、組合故障和固有故障”等多種安全診斷設(shè)計(jì)，因此，多種技術(shù)的整合應(yīng)用，讓ILOCK的設(shè)備故障檢測(cè)率達(dá)到百分之八十以上。邏輯運(yùn)行上采用NLSALI技術(shù)，獨(dú)立分支與整個(gè)系統(tǒng)，在傳統(tǒng)邏輯“2取2”之上，提供更多安全空間。在框架架構(gòu)上，采用冗和互利的原理，雙ups、雙網(wǎng)、ips等多種模塊的冗和結(jié)構(gòu)，因此當(dāng)其中某模塊因故障導(dǎo)致ILOCK系統(tǒng)不能正常運(yùn)行時(shí)，其他模塊會(huì)立即檢測(cè)其故障并進(jìn)行重組重啟，大大提高了診斷系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。

2 多種地鐵信號(hào)連鎖設(shè)備診斷技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

地鐵信號(hào)連鎖設(shè)備診斷雖有著ILOCK系統(tǒng)的加持，擁有著先進(jìn)的智能信息技術(shù)，但是因人為操作失誤、產(chǎn)品質(zhì)量未達(dá)標(biāo)以及設(shè)備年久失修等因素而導(dǎo)致的故障，需要從診斷技術(shù)方面出發(fā)，探索出新的地鐵信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備故障的診斷方法。

依據(jù)之前經(jīng)驗(yàn)，可大致劃分為四大類方法：①找到設(shè)備故障原理，通過相關(guān)檢修人員的現(xiàn)場(chǎng)勘查、實(shí)質(zhì)分析，做出相應(yīng)舉措來解決故障問題的傳統(tǒng)人工處理方法；②通過分析可測(cè)信號(hào)的異常，來判斷設(shè)備的故障的信號(hào)分析法；③建立數(shù)學(xué)模型，通過現(xiàn)場(chǎng)模擬并依靠信息科技分析，找出問題所在的數(shù)學(xué)模型法；④在先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)的加持下，利用遺傳算法、專家系統(tǒng)、模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析故障的智能分析法。

第一、二種方法雖方法簡(jiǎn)單，工作量小但難免會(huì)因負(fù)責(zé)人員檢修紕漏和錯(cuò)誤操作，導(dǎo)致問題得不到實(shí)質(zhì)上的解決。第三種方案因不適合用于具有非典型特征的設(shè)備故障，所適用到的工程范圍量極小，加之建立數(shù)學(xué)模型需要消耗極大的人力物力，在實(shí)際情況中，數(shù)學(xué)建立的方法少之又少。第四種智能分析法，是與時(shí)代發(fā)展相結(jié)合的高級(jí)算法產(chǎn)物，其所用到的知識(shí)架構(gòu)能很好地囊括人為思想和計(jì)算機(jī)技術(shù)，是當(dāng)下最具有前景的診斷方法，實(shí)際檢測(cè)中，極大地提高了信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備故障的診斷率，增強(qiáng)了對(duì)地鐵信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備故障診斷技術(shù)的可靠性。

3 地鐵信號(hào)連鎖設(shè)備所存在的問題

雖現(xiàn)有的設(shè)備診斷方法很多，大大提高了故障診斷率，但是實(shí)際應(yīng)用過程中還是有不少的問題未能及時(shí)解決，這就導(dǎo)致地鐵信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備的可靠安全性一直未能達(dá)到實(shí)質(zhì)上的重大突破，這并不是邏輯觀念上簡(jiǎn)單的“和”“非”，具體問題如下：①設(shè)備故障診斷系統(tǒng)技術(shù)雖有著超高的工作能力，但是其適應(yīng)性小，所用到的范圍也極小，計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)在與聯(lián)鎖設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)合中，不能進(jìn)行一些信息上的共享，致使不能實(shí)時(shí)進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和在線診斷互查；②計(jì)算機(jī)各區(qū)域模塊不能達(dá)到很好的整合，知識(shí)涉及區(qū)域有盲區(qū)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯的協(xié)調(diào)不合理，對(duì)部分不確定情況做不出及時(shí)的匯報(bào)和處理；③部分專業(yè)人員對(duì)計(jì)算機(jī)智能檢測(cè)技術(shù)過于依賴，缺少專業(yè)知識(shí)素養(yǎng)，對(duì)于一些突發(fā)情況缺少相關(guān)的辨識(shí)和解決能力。而正是這種不確定問題導(dǎo)致的故障對(duì)地鐵信號(hào)設(shè)備連鎖系統(tǒng)的正常運(yùn)行影響最大。

4 地鐵信號(hào)連鎖設(shè)備的完善和發(fā)展

結(jié)構(gòu)圖的處理應(yīng)用。結(jié)構(gòu)圖可以把設(shè)備的參數(shù)和架構(gòu)清晰地呈現(xiàn)在圖紙上。以前沒有計(jì)算機(jī)的幫助，傳統(tǒng)圖紙的應(yīng)用一直是相關(guān)專業(yè)人員維修地鐵信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備故障的主要手段，極大地提高了分析效率，讓解決方法在一定程度上實(shí)現(xiàn)了固定化和程序化，節(jié)省了大量時(shí)間，之后在計(jì)算機(jī)的幫助下，能夠建立明視可見的3D結(jié)構(gòu)圖，讓整個(gè)系統(tǒng)模塊展現(xiàn)出來，并且能夠模擬設(shè)備故障問題，能夠更快地找到故障原因，提高了地鐵信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備故障診斷技術(shù)的可靠安全性。

樹狀分析法的結(jié)構(gòu)應(yīng)用。造成設(shè)備系統(tǒng)故障的原因有很多，可能是因某一模塊引起的連鎖效應(yīng)，也可能是因所種模塊故障環(huán)環(huán)相扣導(dǎo)致的系統(tǒng)癱瘓，針對(duì)此上的幾種情況，需要有一個(gè)完善的樹狀分析系統(tǒng)來進(jìn)行診斷，簡(jiǎn)稱FTA（故障樹分析）法。對(duì)導(dǎo)致地鐵信號(hào)連鎖設(shè)備故障原因進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，計(jì)算出各種概率以及它們之間的組合方式，從而對(duì)鏈條反應(yīng)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上的分析，輔佐相關(guān)專業(yè)人員快速診斷并進(jìn)行解決。

建立專家診斷系統(tǒng)。專家診斷系統(tǒng)由多個(gè)區(qū)域模塊組成，包括數(shù)據(jù)庫、解釋機(jī)構(gòu)、知識(shí)庫和用戶界面問答系統(tǒng)。其數(shù)據(jù)庫模塊用來儲(chǔ)存相關(guān)領(lǐng)域數(shù)據(jù)并進(jìn)行分類整合；解釋機(jī)構(gòu)是用來回答用戶相關(guān)專業(yè)知識(shí)，讓用戶清楚透明的來了解系統(tǒng)的運(yùn)作方式和工作原理；知識(shí)庫是用來存放某些不確定情況問題，呈現(xiàn)給相關(guān)工作人員或?qū)＜遥屍浣鉀Q問題；用戶界面是來連接系統(tǒng)和外界信息的通道，保持系統(tǒng)開放性和包容性。此診斷系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了“診斷故障—提出問題—呈現(xiàn)問題—解決問題—公開透明”的區(qū)塊模式。對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并通過大數(shù)據(jù)人工智能分析學(xué)習(xí)，使得此系統(tǒng)更加智能化，處理能力更大的得到提高。因其成熟的框架結(jié)構(gòu)，此專家系統(tǒng)診斷系統(tǒng)是目前應(yīng)用范圍最廣的系統(tǒng)。

5 未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)地鐵信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備故障的分析，不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的方法處理，需要其安全性和可靠性達(dá)到理想狀態(tài)，現(xiàn)如今有很多新概念新核心思想，但只是理論上的可行性，由于地鐵信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備系統(tǒng)的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性，所提出的新概念思想不夠成熟，若強(qiáng)行納入到診斷系統(tǒng)中，會(huì)給相關(guān)人員提供錯(cuò)誤信號(hào)，大大降低系統(tǒng)的準(zhǔn)確率，并耽誤地鐵的正常運(yùn)行。但也不乏一些值得人們思考探究的方案設(shè)計(jì)，例如故障診斷技術(shù)的整合技術(shù)、模擬機(jī)內(nèi)故障檢測(cè)（BIT）技術(shù)、人工智能檢測(cè)（模糊邏輯）檢測(cè)技術(shù)、遠(yuǎn)程系統(tǒng)故障分析維修與控制容錯(cuò)技術(shù)等多種新概念技術(shù)。其中故障診斷技術(shù)的整合技術(shù)能充分利用電子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯技術(shù)，對(duì)一些不確定和專家系統(tǒng)知識(shí)空缺的情況進(jìn)行智能分析，打到模糊診斷的標(biāo)準(zhǔn)：BIT技術(shù)，根據(jù)其原理大致可分為兩種，傳統(tǒng)技術(shù)和智能技術(shù)。為提高BIT模擬檢測(cè)技術(shù)的判斷正確率并減少人力物力資源的整合利用，其智能技術(shù)在整合、規(guī)劃、診斷、決策等階段，采用理論和智能結(jié)合來實(shí)現(xiàn)；傳統(tǒng)技術(shù)包含模擬電子技術(shù)、BIT傳統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)和數(shù)字電路技術(shù)等多個(gè)方面；人工智能檢測(cè)（模糊邏輯）檢測(cè)技術(shù)，其本質(zhì)上是以VXI總線的“虛擬儀器”技術(shù)、信號(hào)分析技術(shù)、傳感器技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)框架系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)。為達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)地鐵信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備各個(gè)區(qū)域模塊整合、提高診斷正確率以及減少人為操作失誤而導(dǎo)致的不確定性的目標(biāo)，可視化、信息化、智能化是貫穿智能檢測(cè)技術(shù)的“主線”。 就目前來看，這幾種技術(shù)雖在實(shí)際應(yīng)用中取得一定的功效，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，其可靠安全性還要有一定的考究，當(dāng)其能充分融入地鐵信號(hào)設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)并提高其診斷率時(shí)，才能完全應(yīng)用。

6 結(jié)束語

伴隨著地鐵運(yùn)輸量的加大，行程速度的提升以及其普及范圍的擴(kuò)大，對(duì)地鐵信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備診斷技術(shù)的可靠性和安全性也會(huì)更高[3]。因此，需要相關(guān)專業(yè)人員具備更高的專業(yè)知識(shí)素養(yǎng)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，來對(duì)診斷技術(shù)進(jìn)行更深層次的探究。由于地鐵系統(tǒng)本身具有的特性，嚴(yán)重依賴于信號(hào)連鎖設(shè)備，對(duì)地鐵信號(hào)連鎖設(shè)備診斷系統(tǒng)的診斷正確率、可靠安全性以及實(shí)時(shí)檢測(cè)性要求也極為苛刻，必須要求其精準(zhǔn)度和診斷判斷率達(dá)到國(guó)家規(guī)定安全標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出合理可行的方案才能正常投入使用，對(duì)于那種模棱兩可，偷工減料以及不能做到實(shí)時(shí)檢測(cè)的技術(shù)系統(tǒng)，若將不成熟系統(tǒng)投入使用是對(duì)公眾生命的不負(fù)責(zé)，嚴(yán)重威脅人們生命財(cái)產(chǎn)安全。目前智能時(shí)代的到來，雖在地鐵信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備檢測(cè)上節(jié)省了大量人力物力資源，但還不具備獨(dú)立完全性的診斷檢測(cè)性，又因地鐵所處環(huán)境以及其自身系統(tǒng)本就極其復(fù)雜，不斷完善創(chuàng)新，提高系統(tǒng)容錯(cuò)率，來應(yīng)對(duì)多種不確定因素以及突發(fā)情況，始終將生命財(cái)產(chǎn)安全放在第一位，才是提高地鐵信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備故障診斷率的萬全之策。