铁路信号故障诊断专家系统研究

宇文远

摘 要：专家系统作为诊断铁路信号故障的重要依据，在科技技术持续革新的过程中，我国铁路部门也对这一系统进行了优化，进而满足时代竞争的需求。该文以现阶段铁路工作情况为基础，结合近年来信号故障出现的原因，明确新时代发展对铁路信号故障诊断提出的要求，研究铁路信号故障诊断专家系统的应用内容，以此为保障铁路运行安全提供有效依据。

关键词：铁路；信号故障；诊断；专家系统

中图分类号：U284 文献标志码：A

鐵路建设与维修工作受到现代化技术理念的影响，逐渐向智能化、集中化及标准化的方向稳步革新，此时构建以分析与诊断为核心的设备维修系统至关重要。当前市场很多科技机构都针对铁路信号故障诊断专家系统进行了深入地了解与分析，虽然已经取得了一定的成绩，但依旧存在较大的升值空间。因此，该文对铁路信号故障诊断专家系统进行了深入地探索。

1 铁路信号出现设备故障的原因

通过了解当前铁路运行情况可知，信号设备出现故障的原因主要分为以下几点：其一，铁路信号设备质量较差。由于安装在基本电路中的铁路信号设备质量不达标，导致其在长时间应用中会出现损耗、老化等问题，最终影响信号设备的工作效率，严重的还会威胁铁路运行安全；其二，维修工作不科学。对维修部门工作者而言，定期对信号设备进行维修，不仅能提升信号设备的工作效率，还可以保障铁路安全。但由于现场维修的人员没有较高的工作技能和综合素养，导致实践操作会有误差。此时，若没有对故障进行有效处理，不仅会威胁信号设备，还会产生不可预计的安全事故；其三，违章操作。对于铁路系统而言，为了保障系统运行安全，企业要对各部门工作者提出具体工作要求，但了解实践工作情况可知，大部分工作者并没有严格按照规定进行操作，最终导致工作中涌现出大量的安全故障，威胁铁路运行安全；其四，其他外界因素。铁路信号设备大部分都是安装在室外的，因此外界因素对其也有极大影响。象暴雨、雷击等，都会对信号设备造成损耗。对铁路运行来说，信号设备一直都是各部门工作者关注的基础设备。在新时代背景下，受社会经济和科技技术的影响，铁路运输安全要求也越来越高，此时就需要维修工作者利用专家系统做好信号设备故障诊断及处理工作，以此为列车稳定而安全地运行提供有效保障。

2 专家系统功能模块分析

2.1 知识获取

在这一模块设计过程中，要求获取的知识内容要具备有效性和客观性，在工作状态下不仅要进行知识的编辑，还要自主学习相关知识。由于上述功能都具备关联性，因此工作者要对知识系统当中的内容进行全面管理，且结合具体要求进行修改、革新及删除，并实现对知识库的有效管控。在编辑知识时，系统要结合专家提供的具体信息，结合理解、编辑等方法使其达到预期要求，并将其看成新内容融入知识系统当中。

2.2 知识库构造

在工作过程中，知识库是以事实规律为基础总结出来的信息数据，因此其是专家系统进行诊断铁路信号故障的前提条件，更是保证推理机有效工作的基础内容。以程序外部数据库为例，工作者可以对行业专业提供的经验知识进行有效储备，因此知识库构造子模块在专家系统工作中，能有效储备和管理有关知识。通常情况下，要结合固定格式填写子模块，并有效区分中英文格式，以此来确保系统能及时识别。

2.3 诊断分析推理

专家系统在推理模式的辅助下，可以直接解决问题。对推理机而言，其在推理和控制中，可以使专家系统区别于一般情况下的数据库系统，促使其可以在储备知识的同时，提出有关推理，这样不仅能为维修工作者提供有效依据，还可以提升实践工作的效率。不管是推理机制还是控制策略，它们都属于推理机正常工作的重要组成部分，而对专家系统来说，通常情况下会选择反向推理机制进行专家系统的故障诊断和维修工作。

2.4 综合数据库

简单来说，其是指在推理状态下的专家系统，会用到储备所需或已有信息的工作存储器。在设计这一子模块的过程中，要保证数据的时效性。在系统工作过程中，由于综合数据库中的内容会不断改变，因此也叫作动态知识库。需要注意的是，在引用专家系统对铁路信号故障进行诊断时，一般要整合应用综合数据库和知识库，只有这样才能提升系统工作的完善性和有效性。

2.5 人机对话

输入与输出是人机界面的重要组成内容。了解实践案例分析可知，在设计这一子模块的过程中，决不能随意改变数据库和知识库，只有这样才能为系统运行安全提供有效保障。

3 专家系统在铁路信号设备故障诊断中的应用

3.1 实施反应

专家系统展现出的实时性功能可以帮助工作者进行快速反应，但这个时间在之前并不知道。象在应用系统时，对故障诊断一般会出现3种现象：第一，在系统工作状态下如果出现问题，设备还能继续应用，且可以快速判断，此时是否提示相关维修人员对其进行处理；第二，在系统工作状态下出现问题，系统将会自动转变成在次优环境下工作，这样有助于降低系统的有效性。若得不到有效处理，将会出现设备持续降级的现象，严重的还会阻碍设备工作效率。在这一背景下，系统可以在没有出现严重问题之前，及时诊断存在的问题，并缩短维修时间，提升抢修工作效率；第三，在出现问题后，系统可以及时提出寻找故障的步骤，在条件支持的情况下，更可以明确指出故障位置，以此减少不必要的时间消耗，提升解决问题的效率。

3.2 收集信号与快速处理

在系统工作的过程中，信息可以持续且实时改变，因此其中储备了非常多的信息量。同时，由于系统展现出的最终判断结果会受故障发生特点的影响，因此维修人员要及时了解问题发生之前出现的征兆，并获取有价值的信息数据，以此为提出有效的处理方案奠定基础。系统通过对收集的数据信息进行多次加工，并与数据收集系统、动态检测系统等构建合作关系，就算处理的数据信息量再多，维修工作者也可以从中获取有效信息，并提升实践工作效率和质量。

3.3 电务安全管理中的专家系统

专家系统在运行时，会通过对监测数据实施关联对比和深入判断，来明确潜藏的问题信息，并判断设备状态及维修工作质量等，以此预测信号设备出现故障的规律，并提出具有针对性的预防处理方案。以信号机为例，如果其中的灯丝出现断裂问题，专家系统不但会向管理者提出警告，而且会搜索某段时间灯丝的断裂现象，如果发现其持续断裂，系统将会实时跟踪替换灯泡的周期，并在这一阶段向工作者提出警示。同时，系统在工作状态下可以将研究出的故障发生规律传递给各部门的安全管理系统，并让它们进行更高层次的规律研究，以此提升管理部门的工作水平，并为革新铁路建设及维修工作提供有效依据。

4 结语

综上所述，信号设备作为保障铁路安全运行的前提条件，通过合理引用专家系统，对其存在的故障问题加以诊断，且与现场集中监测设备和数据分析系统进行整合推广，不仅能智能分析获取的数据信息，还可以将无法采集的信息数据提供给技术工作者进行智能判断，以此明确故障的发生概率。

参考文献

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