关于铁道信号联锁设备的故障分析

刘雪松 高敏涛

摘 要：随着地铁运输量的不断增大，运行速度的不断提高，对地铁信号设备的安全性和可靠性的要求也要随之提高。这就促使工作人员对地铁信号联锁设备故障的诊断进行研究，目前信号设备故障可以通过计算机连锁系统、区间自动控制系统以及电气设备达到故障报警和自检的功能，在故障报警、数据逻辑判断以及地铁信号状态监测中微机监测作用巨大。而且，为了解决信号联锁设备进行故障诊断的问题，在地铁所处环境和自身系统复杂的条件下，在地铁信号联锁设备中应用智能诊断技术和容错控制技术较好地解决了这一问题。

关键词：铁道信号；联锁设备；故障诊断

一、铁道信号联锁设备故障诊断的方法

1.传统型的故障诊断方法。根据技术人员掌握的故障机理的程度及经验，对存在的故障实施分析、判断并处理。其方法主要包括以下集中：逻辑推理法、仪表测试法、优选法、逐项排除法、比较法、调研法、断线法、检查法、校核法以及实验分析法等。

2.信号处理法。通常是对型号模型进行利用，例如：函数、自回归滑动平均、频谱、小波变换等。对可测信号进行分析，将方差、频率以及幅值等特征值进行提取，使得故障得以发现。该方法的运用具有简单方便的优势。

3.模型解析法。其建立的诊断对象在数学模型的基础上进行精确，采用数理统计、函数解析等数学方法，处理诊断出被测信息。在实际诊断过程中，一般河南将被诊断对象的精确数学模型得到构成，另外结合大型复杂设备的非线特点，对解析模型诊断法的范围及使用效果造成了制约。

4.人工智能故障诊断方法。该诊断技术是运用遗传算法、神经网络、专家系统以及模糊逻辑等实施诊断，和其他传统技术相结合进行操作。形成以诊断对象实施状态识别、预测以及故障辨识的智能化诊断系统。该诊断方法主要包括：神经网络故障诊断法、专家系统故障诊断法、遗传算法故障诊断法以及模糊逻辑故障诊断法等内容。

二、故障诊断技术

1.机内测试技术。机内测试（Built-inTest，簡称BIT）是一种显著改善系统或设备测试性和诊断能力的重要技术手段力。根据其发展历程，可分为两种类型：常规BIT技术和智能BIT技术。常规BIT技术主要包括通用的BIT技术、数字电路BIT技术、模拟电路BIT技术。智能BIT通过在BIT的设计、检测、诊断、决策等阶段采用智能理论与技术，从各个层面提高BIT的综合效能，以降低虚惊率，提高设备效能，减少使用维修费用。具有分层集成组织结构的智能BIT，应用于联锁设备故障的智能测试和诊断，有积极的研究价值。

2.检测诊断智能化技术。采用基于VXI总线的/虚拟仪器0技术，充分利用计算机技术、传感器技术、动态测试技术和信号处理技术构成智能化检测诊断系统，即测试系统的检测方法和过程从激励的产生到测试和诊断结果的输出都做到智能化、数字化和可视化，对联锁设备（系统）各个组成部件进行实时检测，以便提前发现问题，减少人为操作带来的不稳定性，提高检测率。

3.远程故障诊断技术。由于鐵路运输速度的不断提高、运输量的日益增大，对铁路信号设备的安全性和可靠性也随之提出了更高的要求。对于个站来说，强化自监测，自诊断，储存记录，图像功能，实现远程诊断。对于区域计算机连锁系统（或以机车信号为主的行车指挥系统）来说，远程故障诊断意义更大。可根据整个区域连锁系统（是采用调度集中监督加集中连锁方式实现的区域性计算机连锁系统还是集中加分站连锁方式实现区域性计算机连锁控制）的特点，采用适当远程诊断技术，实现远程故障诊断，及时处理故障，保证行车安全，提高运输效率。

三、铁道信号联锁设备故障诊断技术的实际应用

1.故障诊断专家系统在铁道运输应用比较广。该系统的结构有六个部分，这些部分中，知识库与数据库部分主要是用于故障信息的保存，知识库里面的信息将用于推理机进行推理。推理机还会对推理后的信息进行加工处理，将处理好的测试信息通过显示屏直接展示出来。故障被诊断的过程就是动态地将铁路运输过程中的各种信息进行综合整理，然后根据处理后的信息分析铁路运行的时候有没有出现故障。若是分析出了故障，继而就会分析出故障出现的具体位置和影响范围，与此同时给出故障将导致的结果。工作人员将根据这些故障诊断信息及时进行故障的处理。待处理完故障，重复以上的故障诊断操作，继续对铁道信号联锁设备进行故障的排查。

2.故障树的构建。故障树是为故障发现和诊断提供辅助性分析决策的一个重要工具。故障树的原理，是首先对故障发生的各个因素进行统计分析，通过树形的图案表现出来。将各个系统和相关部件的影响可能性以及故障发生的可能原因组合，给分析者提供故障发生的各种可能的原因组合，起到帮助分析故障原因的效果。故障树还提供了各种原因组合发生的不同概率，以帮助找出最可能引起故障的原因。

3.故障诊断系统。故障诊断系统是由各个应用模块组成的有机的诊断系统，其组成部分包括知识库、数据中心、推理模型、解释模块、知识提取模块和用户操作入口等。故障诊断系统可以对各种故障发生情况进行自动评价和分析，诊断出故障原因。故障得到了有效的处理后，故障诊断系统还会对故障再次进行诊断，以确定故障真正得到了有效解决。

4.容错问题的控制。故障诊断的最大目标就是实现故障的自动发现，铁道信号联锁设备故障诊断技术就从这个角度入手，提高了系统的可靠性和实用性，更提高了安全性。故障诊断技术一个重要的应用就是容错计算机的中央控制系统。容错计算机通过信号连锁，采用信息集成分析的模式来提高连锁工作结果的可靠性。在容错度方面，铁道信号连锁故障分析系统做到了最大的可能。所以可以说，铁道信号连锁故障分析诊断技术，通过对容错性的有效控制，大大提高了故障诊断结果的可信度。

四、结语

随着社会经济的发快速发展，城市交通问题已日益突出，地铁作为城市出行的首选交通工具，是我国未来经济建设研究的重点工程。保障地铁运行时旅客的人身安全，达到国家对轨道交通系统建设和运营的要求。

参考文献：

[1]李金文 浅谈铁路信号技术的发展 《中小企业管理与科技》-2011年第1期.

[2]韩臻 铁路信号联锁设备的故障诊断 《中国高新技术企业》-2007年第12期.