淺析鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

黃立民+馮嘉騰

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)的鐵路事業(yè)發(fā)展迅速，建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，通過(guò)技術(shù)手段極大地提高了列車(chē)的運(yùn)行速度，智能監(jiān)測(cè)技術(shù)在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。鐵路信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)應(yīng)用智能監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠有效加強(qiáng)對(duì)列車(chē)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高鐵路信號(hào)系統(tǒng)的智能化水平，從而保證鐵路運(yùn)行的安全性與可靠性。本文簡(jiǎn)單分析了我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并探討了其中的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)及其在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鐵路；信號(hào)系統(tǒng)；智能監(jiān)測(cè)技術(shù)

中圖分類號(hào)： U284 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）28-141-2

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，信息技術(shù)逐漸被廣泛應(yīng)用到鐵路行業(yè)。鐵路信號(hào)系統(tǒng)作為鐵路現(xiàn)代化建設(shè)的重要組成部分，還存在一定的不足，加強(qiáng)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的智能化探索具有十分重要的意義。智能監(jiān)測(cè)技術(shù)是鐵路信號(hào)系統(tǒng)朝著安全、可靠、網(wǎng)絡(luò)化及數(shù)字化方向發(fā)展的重要途徑，能夠有效確保行車(chē)安全、強(qiáng)化信號(hào)設(shè)備管理，提升鐵路信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)用質(zhì)量。我國(guó)鐵路部門(mén)要結(jié)合鐵路運(yùn)行實(shí)際狀況，充分利用智能化監(jiān)測(cè)技術(shù)以及控制設(shè)備建設(shè)現(xiàn)代化鐵路信號(hào)系統(tǒng)，對(duì)信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面、科學(xué)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和記錄，為鐵路部門(mén)掌握鐵路運(yùn)行狀況及分析事故提供有效參考。

1 鐵路信號(hào)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)析

1.1 GSM—R通信監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

GSM—R通信監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括通信接口監(jiān)測(cè)和GSM—R網(wǎng)管監(jiān)測(cè)兩個(gè)重要組成部分。通信接口監(jiān)測(cè)是對(duì)GSM—R網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵接口的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其主要工作任務(wù)是對(duì)網(wǎng)絡(luò)接口信令和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行監(jiān)控和記錄，同時(shí)綜合分析和總結(jié)網(wǎng)絡(luò)異常事件，為GSM—R系統(tǒng)用戶提供在線歷史數(shù)據(jù)查詢和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)；GSM—R網(wǎng)管主要具有重要的管理功能，涉及配置、報(bào)警、故障等多個(gè)方面，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制鐵路信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而為列車(chē)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障。

1.2 信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

信號(hào)集中監(jiān)測(cè)的體系架構(gòu)特征為三級(jí)四層，能夠?qū)崿F(xiàn)信息存儲(chǔ)、狀態(tài)重現(xiàn)、監(jiān)測(cè)及報(bào)警等功能。信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)CAN總線實(shí)時(shí)聯(lián)系各個(gè)信號(hào)設(shè)備的開(kāi)關(guān)量信息和電氣參數(shù)模擬量信息，這些信號(hào)設(shè)備包括電源屏、軌道電路、信號(hào)機(jī)、信號(hào)電纜等。此外，該系統(tǒng)還可以利用通信接口連接TCC、CBI、ZPW2000軌道電路等設(shè)備的維修機(jī)，從而獲取相關(guān)信息。監(jiān)測(cè)人員可以通過(guò)信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工作狀態(tài)，并作出相應(yīng)診斷，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3 列控監(jiān)測(cè)檢測(cè)子系統(tǒng)

列車(chē)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)是列車(chē)安全運(yùn)輸?shù)闹匾Ｕ?，能夠?qū)崟r(shí)采集和處理不同程度的數(shù)據(jù)信息。將車(chē)載司法記錄器安裝在列車(chē)上，對(duì)列車(chē)相關(guān)運(yùn)行安全數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄操作，例如列車(chē)司機(jī)動(dòng)作狀態(tài)、輸入信息等。在RBC監(jiān)控室設(shè)置RBC維護(hù)終端，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)RBC系統(tǒng)工作狀態(tài)以及CTC系統(tǒng)通信狀態(tài)的檢查。該系統(tǒng)應(yīng)用危機(jī)連鎖電務(wù)終端診斷計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)故障，利用臨時(shí)限速服務(wù)器管理和維護(hù)TSRS故障。

2 鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用概況

2.1 智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本構(gòu)架

在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中應(yīng)用智能監(jiān)測(cè)技術(shù)，從而形成智能化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。依據(jù)鐵路運(yùn)行的實(shí)際情況，智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本構(gòu)架可以分為車(chē)站、電務(wù)段、電務(wù)處三個(gè)層面，各部分的功能如下：對(duì)于車(chē)站層面，智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行全方位、多角度的監(jiān)控，整合各種數(shù)據(jù)信息，同時(shí)傳遞給電務(wù)段；對(duì)于電務(wù)段層面，智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將車(chē)站傳遞過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，為電務(wù)段的操作提供依據(jù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了智能化故障報(bào)警功能，并向電務(wù)處傳遞報(bào)警信息及分析數(shù)據(jù)；對(duì)于電務(wù)處層面，在獲得電務(wù)段傳遞數(shù)據(jù)的同時(shí)，對(duì)GSM—R、DMS等系統(tǒng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，將這些數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一到電務(wù)處數(shù)據(jù)庫(kù)，為其他相關(guān)工作提供參考，充分發(fā)揮智能監(jiān)測(cè)技術(shù)在信號(hào)設(shè)備維護(hù)方面的指導(dǎo)作用，推動(dòng)智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)綜合化、智能化、信息化發(fā)展進(jìn)程。

2.2 建立智能化監(jiān)測(cè)模型

鐵路信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)應(yīng)用智能監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以建立智能化監(jiān)測(cè)模型，具實(shí)現(xiàn)了以下幾種功能：第一，匯總各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，方便對(duì)此類數(shù)據(jù)的綜合全面分析，鐵路信號(hào)系統(tǒng)包含很多的設(shè)備，需要采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和通信傳輸技術(shù)對(duì)所有設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，工作人員通過(guò)比較分析這些數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)掌握，從而調(diào)整設(shè)備實(shí)現(xiàn)更加合理的應(yīng)用；第二，建立信號(hào)數(shù)據(jù)綜合處理平臺(tái)，充分融合信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，使得鐵路信號(hào)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)智能化分析，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，從而建立數(shù)據(jù)庫(kù)；第三，發(fā)揮歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的作用，電務(wù)段在對(duì)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)分析與預(yù)測(cè)的時(shí)候，可以借助信號(hào)系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)到的歷史數(shù)據(jù)以及設(shè)備的檢查和維修記錄提供有效參考，同時(shí)可以建立相應(yīng)模型分析設(shè)備運(yùn)行可靠性，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的狀態(tài)特征的全面掌控，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化分析與狀態(tài)預(yù)測(cè)提供保障；第四，加強(qiáng)與調(diào)度控制中心的配合，通過(guò)智能化的監(jiān)測(cè)模型可以整理出各種故障事故數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，為調(diào)度控制中心制定運(yùn)行方案、調(diào)整列車(chē)運(yùn)營(yíng)提供可靠依據(jù)，同時(shí)使得調(diào)度控制中心的應(yīng)急處理能力提高，能夠針對(duì)各種運(yùn)營(yíng)問(wèn)題進(jìn)行有效的處理和監(jiān)督控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行設(shè)備以及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)監(jiān)控，并對(duì)設(shè)備報(bào)警信息進(jìn)行閉環(huán)處理。

3 鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 建立監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集

電務(wù)段需要進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)種類繁多、數(shù)量龐大，主要涉及從地面設(shè)備到車(chē)載設(shè)備、從單元設(shè)備到系統(tǒng)的數(shù)字量、模擬量以及開(kāi)關(guān)量。在應(yīng)用智能監(jiān)測(cè)技術(shù)的過(guò)程中，要對(duì)共享數(shù)據(jù)以及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行重點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，一方面，深入分析發(fā)生信號(hào)故障的情況下所產(chǎn)生的相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)比、關(guān)聯(lián)形成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集，為車(chē)—地綜合分析提供參考；另一方面，充分運(yùn)用預(yù)警算法、趨勢(shì)分析、維護(hù)管理等方面的技術(shù)，建立事故預(yù)警、設(shè)備趨勢(shì)分析、鐵路生命周期管理所需要的數(shù)據(jù)集。通過(guò)建立科學(xué)、全面的共享監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集，提高鐵路監(jiān)測(cè)維護(hù)的效率。

3.2 存儲(chǔ)與共享機(jī)制

在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)中心最關(guān)鍵的功能就是數(shù)據(jù)共享，為各個(gè)車(chē)務(wù)段以及上級(jí)信號(hào)處理中心提供科學(xué)、完善的數(shù)據(jù)信息，并為車(chē)載監(jiān)測(cè)和地面監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)提供全面的數(shù)據(jù)傳輸和分析服務(wù)。根據(jù)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性要求，結(jié)合檢測(cè)設(shè)備的布置情況和數(shù)據(jù)容災(zāi)，經(jīng)過(guò)深入研究，制定鐵路段各個(gè)基站控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分配策略，并通過(guò)透明化的共享機(jī)制，使得數(shù)據(jù)的利用情況更加的清晰化。此外，各個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等方面存在不同，所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)一般具有半結(jié)構(gòu)化的特征，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和集成共享是智能監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。

3.3 智能化分析技術(shù)

智能化分析技術(shù)主要包括設(shè)備間的信號(hào)邏輯故障分析以及單項(xiàng)設(shè)備的專項(xiàng)故障分析，具體分析如下：第一，設(shè)備間的信號(hào)業(yè)務(wù)存在聯(lián)鎖關(guān)系，對(duì)其進(jìn)行故障分析，主要采用對(duì)比分析和綜合關(guān)聯(lián)分析的方法，對(duì)鐵路信號(hào)專業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)專家的理論經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)技巧進(jìn)行收集、整理，實(shí)現(xiàn)故障診斷專家系統(tǒng)的建立，從而提高推理和判斷工作效率；第二，對(duì)于單項(xiàng)設(shè)備的故障分析，設(shè)備的故障情況往往通過(guò)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行反映，可以利用時(shí)頻分析、譜分析、自適應(yīng)濾波、狀態(tài)估計(jì)等現(xiàn)代化的信號(hào)處理技術(shù)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)狀態(tài)趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，分析出故障的相關(guān)特征，從而進(jìn)行故障檢測(cè)與診斷。

3.4 規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化操作

鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)范圍較廣，對(duì)其進(jìn)行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理具有十分重要的作用。其中，最基本的工作就是對(duì)電務(wù)設(shè)備和數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化命名。建立數(shù)據(jù)中心處理平臺(tái)的前提工作就是對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合整理，制定科學(xué)、完善的玷污監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以滿足鐵路信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用要求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和關(guān)聯(lián)、模型的自動(dòng)同步等。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，鐵路信號(hào)系統(tǒng)是鐵路建設(shè)的重要組成部分，在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的背景下，我國(guó)的鐵路信號(hào)系統(tǒng)在技術(shù)和設(shè)備方面也在不斷的進(jìn)行完善，從傳統(tǒng)單一的特點(diǎn)轉(zhuǎn)變成系統(tǒng)化、綜合化的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用智能監(jiān)測(cè)技術(shù)，建立鐵路信號(hào)智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而保障鐵路列車(chē)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性，促進(jìn)鐵路事業(yè)的快速發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

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