鐵路信號設備故障診斷方法探析

王小東

摘要：鐵路安全和鐵路信號有著密切的聯系，如果鐵路安全運行越來越依賴鐵路信號，那么隨著鐵路信號的發展和水平的提高，也會大大地促進鐵路安全的發展，從鐵路系統的工作人員角度來說，實施嚴格的鐵路信號系統的監督，及時排查和解決相關問題和故障，定期對鐵路信號系統進行維護，這些工作對于保證行車的安全是必不可少的，也是其工作的日常主要內容，所以，鐵路信號工作人員起著至關重要的地位。

關鍵詞：鐵路;信號設備;故障;診斷方法

鐵路信號設備的重要性不言而喻，它是信號、聯鎖、閉塞設備的總稱，是確保列車行車與調車安全和提升鐵路通過能力的關鍵裝備。隨著技術的進步，現代化鐵路信號設備的先進程度也在不斷提升。本文主要從鐵路信號設備常見故障出發，分析信號設備常見故障的診斷方法。

1.鐵路信號設備

鐵路信號存在的目的是向有關行車人員和調車人員發出指示和命令，支撐這一目的的就是鐵路信號設備，包含了鐵路信號指示設備、聯鎖設備、閉塞設備。從鐵路信號的角度來講，設備的表現類型主要包括視覺和聽覺兩個部分，如常見的信號機、機車信號機、信號旗、信號牌、火炬、號角、響墩、機車鳴笛等。例如列車進站需要接收進站信號機的指令信號，該信號機主要目的是防護車站安全，指示列車能否由區間進入車站以及確認進站條件，通常設置在進站路線最外方道岔尖軌尖端不少于50 m 的地點。當信號機顯示紅色燈，則不準列車越過信號機停止線，黃色燈光（一個）準許列車經由道岔直向位置進入正線準備停車。黃色燈（兩個）準許列車經過道岔側向位置進入站內準備停車。綠色燈，準許列車按照規定的速度經過正線通過車站。

2.常見鐵路信號設備故障

2.1信號機出現故障

信號機在正常運作中由于內部結構出現問題，容易發生無法發出警報信號的情況，需要技術人員對信號機內部結構進行檢查和檢測，除此之外不止信號機自身可能會出現問題，外部環境出現影響也會對信號機造成故障，妨礙信號機的正常運行。比如在高溫干燥的環境中，信號機的故障出現率容易增高，如果沒有及時定期的檢測工作，會對鐵路交通的安全帶來很大的影響;如果遇到降雨天氣，也可能會對信號機內部造成滲漏和浸泡，導致信號機失靈無法正常工作[2]。

2.2轉轍機出現故障

外界因素的干擾經常會引起轉轍機的內部結構紊亂影響正常運轉，并且在基本軌道和尖軌之間如果出現雜物、道岔的密貼狀態被破壞、軌道之間的豎切部分出現問題都會導致轉轍機不能正常運轉。比如尖軌出現自身或者受外界條件影響破壞，和密貼調整桿在道岔和拉桿之間的距離不在規定范圍內，都會在使用中出現磨卡、異響的問題;道床不平整或者其他零件故障或者螺絲脫落松弛也會造成轉轍機的故障情況。

2.3軌道電路出現故障

軌道電路容易因為細節問題出現故障情況，比如發生線條彎曲或者生銹腐蝕的情況或者塞釘和塞釘孔之間連接不緊密或者因外部原因影響發生連續跳線情況，所使用的鋼軌具有的絕緣性能是否良好符合正常運轉要求等等都會出現影響軌道電路的問題。

3.鐵路信號設備故障診斷對策

3.1根據鐵路信號的不同故障進行針對性維修

從目前來看鐵路信號系統所產生的故障也是主要有兩類，一類是電源類的故障，另一類就是接觸類的故障，對于這兩種不同類型的故障，我們的工作人員應該根據實際情況對癥下藥，必須要有針對性的，有目的性的對于這些故障進行維修，如果在維修過程中工作人員所使用的方法不當或者是策略不正確，也會造成維修損失導致維修進程無法推進，維修質量不能得到保障，所以工作人員在進行維修時必須進行合理的劃分，對工作維修時的質量也要有一個明確的目標。對于電源類的故障來說，我們可以恰當的測試電源接地的情況同時還要注重是否有混電情況的發生。如果電壓數值大于一定的界限時，則認為發生故障。同時，從另外一個角度來說，維修人員必須要盡快的找到故障所發生的位置，并且制定出方案。針對故障所發生的問題進行合理的維修。發生了故障，工作人員一定要進行及時的維修，只有這樣才能夠保證行車運行時的安全才能夠實現行車運行所制定的目標。對于故障接觸性的故障來說，我們可以對一些信號設備進行定期的檢查來應對故障的發生，及時的阻止這些問題，保證行車的安全性。

3.2故障情況的常用診斷方法

第一，在軌道交通的現場維護和實時監控的過程中對系統集中監測的信號信息進行分析規律和整理總結，統計和歸類出現過的故障節點的數據信息，建立故障知識庫，容納各類故障案例知識和規則。通過收集所涉及領域的專家理論知識、現場維護技術人員的經驗積累和檢測系統的實時檢測數據等信息，根據定制規則的表達，查詢和篩選各種故障情況的形成原因和措施，來幫助維護工作人員進行交流和維護工作，不斷地完善和修正專業知識。第二，構建故障知識模塊，通過對設備故障的信息進行統計管理和知識更新豐富故障知識庫，發生問題時可以通過對故障知識庫的查詢搜索來提高故障解決的速度，增加維護人員的維護知識。第三，出現突發性故障問題后，要根據系統監測出現的問題情況進行分析，辨別是系統內部問題還是由于系統內部的設備器件出現的問題。比如雨雪風暴造成的自然環境影響或者行車部門的器械設備產生的干擾等問題，根據實際情況進行維護。根據故障問題出現可能導致的結果進行分類，劃分為一般性故障和風險性故障，將可能會引起連鎖反應出現危險情況的故障情況進行劃分，謹慎處理。同時根據故障情況出現的頻率分類成永久性和間歇性故障，根據設備出現問題后的恢復狀況進行分類，便于技術維護人員的定期檢測維護工作。第四，由于對于大量數據的關聯性和歷史數據進行人工分析和比較工作難度巨大，需要引進信號故障診斷專家系統來在面對故障信號報警出現時及時做出反應。

3.3 人工智能診斷方法

3.3.1 模糊邏輯方法

根據事物的模糊性特點而引申出來的一種診斷方法即模糊邏輯法，在當前鐵路信號設備故障診斷中的應用也相對較多，該方法最早出現在20 世紀的60 年代，并在80 年代應用于地鐵列車的自動化控制當中。結構性知識表達能力是模糊邏輯法的基本特征，在定性知識和模糊知識的表達中呈現出較強的優勢，編碼處理關聯關系和追蹤處理過程，適用于故障的有效診斷。尤其是在道岔繼電器閉合情況、信號燈點亮情況的診斷中應用效果較好，通過事例推理和規則推理，實現對信號設備故障的及時定位，確保診斷結果的可靠性。應用模糊邏輯方法對故障進行診斷時，能夠保障邏輯嚴謹性，但是在確定征兆和故障模糊關系時也會遇到一定的難度，對于模糊知識庫的依賴程度較高，會出現誤診等問題。在實踐工作當中，通常會融合模糊邏輯方法和人工神經網絡方法，確保良好的診斷效果。

3.3.2 專家控制系統

專業知識是專家系統的核心內容，因此在診斷過程中需要采用豐富的專業知識確定故障類型、位置和處理方法等。操作人員在操作過程中，需要專家的科學指導，因此對于技術人員的綜合素養要求較高。尤其是當鐵路信號設備的故障十分復雜時，可以采用專家控制系統進行診斷，保障邏輯嚴謹性，起到快速診斷的作用。通過符號對知識進行表達和顯示，因此對于細節知識的要求不高，需要設定相應的基本規則，滿足模塊化處理要求。在專家控制系統當中，可以應用知識獲取子系統、綜合數據庫子系統和設備狀態監測數據導入等系統，實現專家系統的有效強化。然而，由于在知識獲取等方面存在一定難度，也會對其應用效果產生影響，因此在實踐應用中可以融合故障技術，增強診斷知識的完整性。

3.3.3 人工神經網絡方法

對于神經網絡而言，本身有著較強的自主學習能力，同時還能夠進行計算，非線性優勢也非常強。因此非常適合應用于設備故障診斷，并且當前已經形成了一個神經網絡故障診斷方法。在該診斷方法實施過程中，能夠針對網絡現有數據，來預測相關的故障發生概率，與此同時，在模式識別算法的幫助下，針對不同故障，還能夠實現智能化分類，并且還能夠從故障的知識處理的角度，實現故障診斷系統的建立，從而有效提高故障診斷與處理的效率。為達到上述目的，需要先結合實際，選擇一個合理的網絡數據結構，并以此為依據完成神經網絡的建立，在此基礎上，還需要合理選擇針對性的學習方法，通過不斷的進行試錯學習，在這一過程中，需要輸入很多變量、權值，選擇合理的數據值，輸出相應的樣本，從而能夠對神經網絡不斷進行訓練，最終能夠獲得相應的理想值，然后再留下閾值和權值，并給予現場相應的實際檢測數據進行計算，在獲得輸出數據后，再與各種故障數據進行比較，最終即可完成故障的診斷。在鐵路信號設備故障診斷時，比較適合應用于由各種人為因素引起的各種故障問題診斷。

4.結束語

綜上所述，我們如果想要保障鐵路的運行安全，鐵路信號系統是必須存在的。電務工作人員也要負起責任，加強責任心，一旦發生故障，能夠積極搶修而不是被催著維修，加強積極性。從總體來看，鐵路信號系統存在的問題是可以被解決的。

參考文獻：

[1]劉慶久.現代鐵路信號設備維護與安全保障研究[J].內燃機與配件，2018，No.266（14）：158-159.

[2]申磊.鐵路信號系統故障維修工作對策探析[J].科技創新與應用，2020，No.326（34）：123-124.