信號(hào)設(shè)備運(yùn)用狀態(tài)及故障統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)

李韶聰

（國(guó)能朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

隨著鐵路行業(yè)的不斷發(fā)展，列車速度的不斷提高，運(yùn)載能力的不斷增強(qiáng)，列車密度的不斷加大，運(yùn)與修的矛盾日益激化。如果可以在信號(hào)設(shè)備故障前就發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障隱患，并及時(shí)的進(jìn)行檢修，這樣就大大減少信號(hào)設(shè)備故障的發(fā)生，有效減少設(shè)備故障對(duì)運(yùn)輸?shù)母蓴_，為運(yùn)輸爭(zhēng)取時(shí)間。并且，對(duì)信號(hào)設(shè)備使用狀況了解的越清楚，設(shè)備維修便可以做得更及時(shí)，不斷壓縮故障處理時(shí)間。因此，朔黃鐵路積極探索維修模式的轉(zhuǎn)變，研發(fā)一種掌握鐵路信號(hào)設(shè)備使用狀況的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為信號(hào)設(shè)備實(shí)現(xiàn)狀態(tài)修奠定基礎(chǔ)。

1 技術(shù)需求

1.1 微機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析過車過程

微機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是系統(tǒng)主要分析數(shù)據(jù)源，首要目標(biāo)是從這些紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)中分析出真實(shí)的過車過程。還原信號(hào)設(shè)備的運(yùn)用、動(dòng)作過程。

1.2 信號(hào)設(shè)備運(yùn)用過程分析設(shè)備異常

通過對(duì)信號(hào)設(shè)備運(yùn)用過程的分析，捕捉到設(shè)備異常信息，并在設(shè)備發(fā)生故障之前做出預(yù)警提示，減少故障發(fā)生，體現(xiàn)預(yù)防為主的養(yǎng)護(hù)理念。

1.3 對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確定位

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備維護(hù)實(shí)際需求，僅能夠判斷發(fā)生故障，是遠(yuǎn)不夠的，還應(yīng)該指明故障的性質(zhì)、發(fā)生的位置點(diǎn)。系統(tǒng)結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，通過對(duì)故障現(xiàn)象、聯(lián)鎖狀態(tài)的邏輯分析，能夠在站場(chǎng)平面圖中標(biāo)注出故障設(shè)備位置，并提供詳細(xì)的故障處理意見，為現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備維護(hù)人員的故障處理提供及時(shí)有效的指導(dǎo)。

1.4 根據(jù)設(shè)備故障分布規(guī)律做出預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃

從經(jīng)過檢修確認(rèn)后的設(shè)備隱患、故障的統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，分析出設(shè)備質(zhì)量下降和發(fā)生故障的一般規(guī)律，對(duì)同型號(hào)、同廠家、同批次的設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維修。

2 技術(shù)關(guān)鍵

研究的技術(shù)關(guān)鍵在于鐵路站場(chǎng)形式各不相同，信號(hào)設(shè)備種類繁多，解決系統(tǒng)的通用性問題是系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵。通過借助人工智能技術(shù)原理、借鑒他人經(jīng)驗(yàn)，建立信號(hào)專家知識(shí)庫。經(jīng)過信號(hào)專家系統(tǒng)的多年應(yīng)用情況表明，建立信號(hào)專家知識(shí)庫支持系統(tǒng)通用性的實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的推廣應(yīng)用成本，縮短了應(yīng)用工程周期。

3 技術(shù)實(shí)施

3.1 道岔搬動(dòng)頻次采集

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用情況，將實(shí)時(shí)采集的開關(guān)量、模擬量、道岔功率曲線等數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)義校驗(yàn)，校驗(yàn)正確后進(jìn)行解析并存儲(chǔ)至內(nèi)存。通過系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、知識(shí)庫的支撐，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合分析并進(jìn)行可靠性判斷（包含是否斷表示、1DQJ 是否動(dòng)作等因素），得出科學(xué)且準(zhǔn)確的道岔扳動(dòng)頻次數(shù)據(jù)并記錄至文件。再將該文件數(shù)據(jù)組成TCP 協(xié)議數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包通過TCP 協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時(shí)，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)不暢通時(shí)，連接會(huì)斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到數(shù)據(jù)后，對(duì)其協(xié)議包進(jìn)行拆包操作并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)正確的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫中，以此完成道岔搬動(dòng)頻次采集。

3.2 道岔過車頻次采集

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用情況，將實(shí)時(shí)采集的開關(guān)量、模擬量、道岔功率曲線等數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)義校驗(yàn)，校驗(yàn)正確后進(jìn)行解析并存儲(chǔ)至內(nèi)存。通過系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、知識(shí)庫的支撐，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合分析并進(jìn)行可靠性判斷（包含是否存在分路不良現(xiàn)象等因素），得出科學(xué)且準(zhǔn)確的道岔過車頻次數(shù)據(jù)并記錄至文件。再將該文件數(shù)據(jù)組成TCP 協(xié)議數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包通過TCP 協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時(shí)，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)不暢通時(shí)，連接會(huì)斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到數(shù)據(jù)后，對(duì)其協(xié)議包進(jìn)行拆包操作，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)正確的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫中，以此完成道岔過車頻次采集。

3.3 軌道電路過車頻次采集

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用情況，將實(shí)時(shí)采集的開關(guān)量、模擬量、道岔功率曲線等數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)義校驗(yàn)，校驗(yàn)正確后進(jìn)行解析并存儲(chǔ)至內(nèi)存。通過系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、知識(shí)庫的支撐，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合分析并進(jìn)行可靠性判斷（包含是否存在分路不良現(xiàn)象、調(diào)列車進(jìn)路判斷等因素），得出科學(xué)且準(zhǔn)確的軌道電路過車頻次數(shù)據(jù)并記錄至文件。再將該文件數(shù)據(jù)組成TCP 協(xié)議數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包通過TCP 協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時(shí)，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)不暢通時(shí)，連接會(huì)斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到數(shù)據(jù)后，對(duì)其協(xié)議包進(jìn)行拆包操作，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)正確的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫中，以此完成軌道電路過車頻次采集。

3.4 信號(hào)機(jī)開放頻次采集

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用情況，將實(shí)時(shí)采集的開關(guān)量、模擬量、道岔功率曲線等數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)義校驗(yàn)，校驗(yàn)正確后進(jìn)行解析并存儲(chǔ)至內(nèi)存。通過系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、知識(shí)庫的支撐，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合分析并進(jìn)行可靠性判斷，得出科學(xué)且準(zhǔn)確的信號(hào)機(jī)開放頻次數(shù)據(jù)并記錄至文件。再將該文件數(shù)據(jù)組成TCP 協(xié)議數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包通過TCP協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時(shí)，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)不暢通時(shí)，連接會(huì)斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到數(shù)據(jù)后，對(duì)其協(xié)議包進(jìn)行拆包操作，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)正確的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫中，以此完成信號(hào)機(jī)開放頻次采集。

3.5 信號(hào)機(jī)開放時(shí)間采集

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用情況，將實(shí)時(shí)采集的開關(guān)量、模擬量、道岔功率曲線等數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)義校驗(yàn)，校驗(yàn)正確后進(jìn)行解析并存儲(chǔ)至內(nèi)存。通過系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、知識(shí)庫的支撐，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合分析并進(jìn)行可靠性判斷，得出科學(xué)且準(zhǔn)確的信號(hào)機(jī)開放時(shí)間數(shù)據(jù)并記錄至文件。再將該文件數(shù)據(jù)組成TCP 協(xié)議數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包通過TCP協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時(shí)，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)不暢通時(shí)連接會(huì)斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到數(shù)據(jù)后，對(duì)其協(xié)議包進(jìn)行拆包操作并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)正確的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫中，以此完成信號(hào)機(jī)開放時(shí)間采集。

3.6 道岔實(shí)時(shí)曲線采集

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用情況，將實(shí)時(shí)采集道岔功率曲線，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)義并校驗(yàn)后，將原始數(shù)據(jù)通過TCP 協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時(shí)，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)不暢通時(shí)，連接會(huì)斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到實(shí)時(shí)原始數(shù)據(jù)后，對(duì)其協(xié)議包進(jìn)行拆包操作，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)義校驗(yàn)，校驗(yàn)正確的數(shù)據(jù)再與所采集到的道岔曲線配置文件整合，以定位設(shè)備并根據(jù)特定格式正確解析數(shù)據(jù)。

3.7 全體模擬量實(shí)時(shí)采集

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用情況，將實(shí)時(shí)采集全體模擬量數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)義并校驗(yàn)后，將原始數(shù)據(jù)通過TCP 協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時(shí)，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)不暢通時(shí)，連接會(huì)斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到實(shí)時(shí)原始數(shù)據(jù)后，對(duì)其協(xié)議包進(jìn)行拆包操作，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)義校驗(yàn)，校驗(yàn)正確的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至文件。

3.8 故障障礙實(shí)時(shí)采集

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的使用情況，將實(shí)時(shí)采集故障、障礙，并將數(shù)據(jù)（如站名、設(shè)備名稱、發(fā)生時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間、影響車列、責(zé)任介定、設(shè)備類別、故障性質(zhì)等）通過TCP 協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時(shí)，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)不暢通時(shí)，連接會(huì)斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到故障、障礙數(shù)據(jù)后，對(duì)其協(xié)議包進(jìn)行拆包操作，并存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫中。

3.9 獲取道岔設(shè)備數(shù)據(jù)接口

在接收到客戶端請(qǐng)求后，系統(tǒng)對(duì)其請(qǐng)求數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)并解析，從數(shù)據(jù)庫中抓取指定道岔設(shè)備數(shù)據(jù)（包含定位過車次數(shù)、反位過車次數(shù)、道岔操縱次數(shù)），并按照統(tǒng)計(jì)條件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，得到統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)后按照指定列排序處理，再通過特定格式組成http協(xié)議包，通過http 請(qǐng)求響應(yīng)客戶端。

3.10 獲取站內(nèi)軌道電路數(shù)據(jù)接口

在接收到客戶端請(qǐng)求后，系統(tǒng)對(duì)其請(qǐng)求數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)并解析，從數(shù)據(jù)庫中抓取指定站內(nèi)軌道電路設(shè)備數(shù)據(jù)（包含軋車次數(shù)、調(diào)車軋車次數(shù)、列車軋車次數(shù)），并按照統(tǒng)計(jì)條件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，得到統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)后按照指定列排序處理，再通過特定格式組成http 協(xié)議包，通過http 請(qǐng)求響應(yīng)客戶端。

4 結(jié)論

該技術(shù)投入使用后，可以大大減少信號(hào)設(shè)備故障的發(fā)生，在設(shè)備出現(xiàn)不穩(wěn)定情況時(shí)及時(shí)給出預(yù)報(bào)警信息，檢修人員可以及時(shí)地對(duì)該設(shè)備進(jìn)行檢修，避免故障的發(fā)生。針對(duì)位置重要的設(shè)備，使用頻次高的設(shè)備，系統(tǒng)根據(jù)使用時(shí)間和次數(shù)會(huì)給出維修提醒，避免了故障的發(fā)生。另外，當(dāng)設(shè)備故障發(fā)生后，系統(tǒng)會(huì)給出故障發(fā)生的可能原因及處理指導(dǎo)意見，也可以查詢歷史故障記錄及維修記錄，大大縮短故障的處理時(shí)間。

根據(jù)鐵路干線運(yùn)力計(jì)算，平均影響運(yùn)輸每分鐘可造成經(jīng)濟(jì)損失5 萬元左右。按照每件故障影響運(yùn)輸20 min 計(jì)算，每件信號(hào)故障就會(huì)造成運(yùn)輸損失100 萬元。該系統(tǒng)投入使用后，可減少設(shè)備故障，預(yù)計(jì)可使信號(hào)故障下降30%，這將大大提高鐵路的運(yùn)輸收益。