铁路信号设备故障诊断相关研究

【摘  要】信号设备是铁路系统的重要组成部分，保障其良好的运行状况，可以增强铁路的安全性，防止意外事故的发生。信号设备在长时间运行中也难免发生故障问题，需要加强对常见故障的有效诊断，才能确保其得到及时处理，降低铁路运行风险，保障人们的生命财产安全。在科学技术水平不断提升的背景下，故障诊断技术也更加可靠，为故障诊断与防治提供了保障。论文将通过分析铁路信号设备现状，探索铁路信号设备故障诊断技术的应用措施，为实践工作提供参考。

【Abstract】Signal equipment is an important part of railway system. Ensuring its good operation condition can enhance the safety of the railway and prevent accidents. In the long-term operation of the signal equipment， it is inevitable to have fault problems， we need to strengthen the effective diagnosis of common faults， thus ensuring that they are handled in a timely manner， reducing the risk of railway operation， and ensuring the safety of people's lives and property. Under the background of the continuous improvement of science and technology， fault diagnosis technology is more reliable， which provides guarantee for fault diagnosis and prevention. This paper will analyze the current situation of railway signal equipment， explore the application measures of fault diagnosis technology of railway signal equipment， and provide reference for practical work.

【關键词】铁路;信号设备;故障诊断

【Keywords】railway; signal equipment; fault diagnosis

【中图分类号】U284.1                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）08-0162-02

1 引言

在列车的指挥调度、信息传递等过程中，需要以信号设备作为核心，实现对铁路交通状况的有效梳理，从而增强运行安全性，促进运输效率的提升。尤其是当前交通运输量逐年增大，对于信号设备的应用也提出了更高的要求，当设备出现故障问题时将会对整个铁路系统造成影响。标志、信号机和表示器等，是铁路信号设备的主要类型，在运行过程中容易受到人为因素、环境因素和设备自身因素等影响，导致故障问题的出现。如果依旧沿用过往的诊断方法，不仅降低了工作效率，而且难以实现对故障问题的有效评估与处理，风险隐患增多。因此，应该积极创新故障诊断技术与方法，适应铁路系统的运行特点及需求。应该从故障类型及信号设备现状出发，制定针对性诊断方案。

2 铁路信号设备现状

通过特定的物体颜色、位置和形状等，能够对行车状态、指令信息和运行条件等进行反映，帮助行车人员对列车运行进行全面控制。从广义上来讲，铁路信号是增强行车安全的技术与设备的总和，从狭义上来讲，铁路信号则是行车条件的指示符号。在我国铁路事业的快速发展当中，信号设备的功能更加复杂化，其性能也得到明显增强[1]。但是，由于故障问题的存在，也会对实际运行质量造成影响。在信息调度中对于枢纽调度监督设备的依赖程度较高，采用分散式工作模式，影响整体运行效率。

3 铁路信号设备故障诊断技术的应用措施

3.1 传统诊断方法

应用传统诊断方法对铁路信号设备的故障进行诊断时，对于工作人员的经验要求较高，主要是通过人工方式对故障加以全面排查和处理。比较法、压缩法、观察法和逻辑推理法等，是传统诊断方法的几种常见类型，通常在诊断当中会结合应用。计算机联锁与6502电气集中联锁的故障排除能力较好，因此能够有效诊断电路故障问题。同时，能够实现对故障问题的及时呈现，从而帮助检修及运维人员针对故障特点进行处理[2]。该方式能够实现对故障位置的有效定位，同时分析故障层次，提升故障解决的实际效率。传统诊断方法在DS6-Ⅱ型计算机联锁设备故障问题的诊断中具有较强的可靠性，因此得到广泛应用。需要通过工作人员的丰富经验对故障进行综合判断，也具有一定的灵活性。

3.2 信号处理法

在分析可测信号时主要借助数学函数方法，能够在分析结果当中对特征值进行提取，从而实现对故障的有效诊断与处理。在铁路信号设备故障诊断中应用信号处理法时具有良好的适用性，对于故障模型的要求相对较低，因此应用十分普遍，在操作方法上也较为简便，促进了诊断工作效率的提升。然而，在应用信号处理法时也会受到外界信号噪声的干扰，对于信号检测与处理的依赖程度较高。信号处理法也无法实现对所有故障问题的诊断，具有一定的局限性问题，因此也会对实践工作造成阻碍[3]。在未来发展当中，应该加强技术创新与改进，增强信号检测精度，提升实际应用效果。

3.3 解析模型法

在处理故障信息时借助于相应的数学方法，包括数理统计和解析函数等，这是解析模型法的基本原理，在应用中需要构建精确的数学模型，在实用性和有效性上具有较大的优势。铁路信号设备发生故障时，会改变系统的输入和输出，能够通过数学模型直观地分析其变化情况，针对其变化特点明确故障类型、位置和处理方式。解析模型法的应用，不仅能够实现对信号设备故障问题的有效解决，而且可以对故障发展趋势加以预测，以便做好相应的预防措施。该诊断方式对于技术人员的专业能力要求较高，对于突发事件的处理更加快速且可靠[4]。数学理论方法及数学思想的应用，能够保障故障诊断逻辑的严谨性，确保故障问题得到针对性处理，保障铁路运行安全。

3.4 人工智能诊断方法

3.4.1 模糊逻辑方法

根据事物的模糊性特点而引申出来的一种诊断方法即模糊逻辑法，在当前铁路信号设备故障诊断中的应用也相对较多，该方法最早出现在20世纪的60年代，并在80年代应用于地铁列车的自动化控制当中。结构性知识表达能力是模糊逻辑法的基本特征，在定性知识和模糊知识的表达中呈现出较强的优势，编码处理关联关系和追踪处理过程，适用于故障的有效诊断。尤其是在道岔继电器闭合情况、信号灯点亮情况的诊断中应用效果较好，通过事例推理和规则推理，实现对信号设备故障的及时定位，确保诊断结果的可靠性。应用模糊逻辑方法对故障进行诊断时，能够保障逻辑严谨性，但是在确定征兆和故障模糊关系时也会遇到一定的难度，对于模糊知识库的依赖程度较高，会出现误诊等问题[5]。在实践工作当中，通常会融合模糊逻辑方法和人工神经网络方法，确保良好的诊断效果。

3.4.2 专家控制系统

专业知识是专家系统的核心内容，因此在诊断过程中需要采用丰富的专业知识确定故障类型、位置和处理方法等。操作人员在操作过程中，需要专家的科学指导，因此对于技术人员的综合素养要求较高。尤其是当铁路信号设备的故障十分复杂时，可以采用专家控制系统进行诊断，保障逻辑严谨性，起到快速诊断的作用。通过符号对知识进行表达和显示，因此对于细节知识的要求不高，需要设定相应的基本规则，满足模块化处理要求。在专家控制系统当中，可以应用知识获取子系统、综合数据库子系统和设备状态监测数据导入等系统，实现专家系统的有效强化[6]。然而，由于在知识获取等方面存在一定难度，也会对其应用效果产生影响，因此在实践应用中可以融合故障树技术，增强诊断知识的完整性。

3.4.3 人工神经网络方法

对于人脑信息处理功能的模拟，是人工神经网络方法的最大优点，在识别故障时可以借助于分类器和动态预测模型，实现对故障问题的全面评估。在构建知识库中存在的局限性，是专家控制系统的主要问题，而人工神经网络方法的应用能够有效解决上述问题，保障快速推理，增强系统的泛化能力和容错能力。由于神经元的独立性较强，因此大大提升了故障诊断的效率，在应用该方法时对于成本要求较高。

4 结语

加强对铁路信号设备的故障诊断，能够实现对故障问题的有效处理及预防，防止发生交通意外事故，增强铁路运行通畅性。在实践工作当中，传统诊断方法、信号处理法、解析模型法和人工智能診断方法等应用相对较多，不同方法的优势特点有所差异。因此，需要明确铁路信号设备的运行需求，确保诊断方法应用的实效性，促进我国铁路事业的繁荣发展。

【参考文献】

【1】王东升.人工智能在铁路信号故障诊断中的应用研究[J].科技风，2020（17）：123-124.

【2】张硕.基于数据挖掘的铁路信号设备故障自动诊断研究[J].电气应用，2020，39（06）：85-89.

【3】金正忠.浅谈铁路信号联锁设备的故障诊断[J].中国新通信，2020，22（06）：137.

【4】马建文.铁路信号设备故障检修决策支持系统实现分析[J].科技创新与应用，2020（03）：84-86.

【5】匡薇.浅析几个常见铁路信号设备故障诊断方法[J].计算机产品与流通，2019（09）：167.

【6】宇文远.铁路信号故障诊断专家系统研究[J].中国新技术新产品，2019（06）：46-47.

【作者简介】任耀华（1989-），男，甘肃永昌人，助理工程师，从事铁道信号研究。