鐵路信號設(shè)備狀態(tài)修的探索與實(shí)踐

竇敏

（神華包神鐵路有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

提高鐵路信號設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)有助于準(zhǔn)確判斷設(shè)備是否存在故障并分析故障因素，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛存的故障問題，確保鐵路信號設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)，節(jié)省維修成本，提高鐵路交通安全管理質(zhì)量。目前，傳統(tǒng)人工診斷方法已經(jīng)不適合當(dāng)代鐵路信號設(shè)備故障診斷工作需求，圖像識別技術(shù)、模型分析技術(shù)、模糊邏輯法和人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于鐵路機(jī)械設(shè)備故障診斷工作中，并取得了良好的應(yīng)用效果。本文將簡單分析鐵路信號設(shè)備狀態(tài)檢修常用技術(shù)方法，并針對如何優(yōu)化鐵路信號設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)提出相關(guān)建議。

1 鐵路信號設(shè)備狀態(tài)檢修常用技術(shù)方法

1.1 圖像識別技術(shù)

在當(dāng)代鐵路信號設(shè)備狀態(tài)檢修工作中，圖像識別技術(shù)應(yīng)用頗為常見，該技術(shù)是通過處理圖像、分析圖像和理解圖像來識別檢測目標(biāo)與故障因素。從基礎(chǔ)視角來講，圖像識別技術(shù)以計(jì)算機(jī)為載體，在鐵路信號設(shè)備狀態(tài)檢修過程中，會廣泛使用多種圖像識別算法。雖然圖像識別算法可分為不同形式，大致流程一致，主要流程是采集圖樣、做好圖樣預(yù)處理工作、提取特征、實(shí)施結(jié)果匹配。從組合系統(tǒng)來看，圖像識別技術(shù)支持系統(tǒng)是有硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)共同組成，其中，硬件系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)的載體，軟件系統(tǒng)能夠充分體現(xiàn)圖像識別技術(shù)功能，兩種系統(tǒng)互相作用、互相支持和協(xié)調(diào)能全面提升鐵路行設(shè)備監(jiān)測、故障類型與因素識別效果。目前，圖像識別技術(shù)支持系統(tǒng)中的硬件設(shè)備主要有計(jì)算機(jī)、線陣相機(jī)和遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)施；軟件系統(tǒng)包括平臺管理系統(tǒng)、語言操作管理系統(tǒng)和故障監(jiān)測管理系統(tǒng)。在檢修鐵路信號設(shè)備的過程中，應(yīng)全面了解設(shè)備機(jī)電功能，結(jié)合設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作環(huán)境進(jìn)行逐層檢修，如果設(shè)備存在故障，就要利用圖像識別技術(shù)分析發(fā)生故障的原因。此外，在整個(gè)鐵路信號設(shè)備檢測工作中，首先要用圖像識別技術(shù)全方位獲取信號設(shè)備正常運(yùn)行圖，做好相關(guān)信息采集存儲工作。將保持正常運(yùn)行的采集圖像存儲于計(jì)算機(jī)軟件標(biāo)準(zhǔn)圖庫中，當(dāng)鐵路信號設(shè)備出現(xiàn)故障后，需要立刻調(diào)出標(biāo)準(zhǔn)圖像信息進(jìn)行對比，然后，啟用故障檢測管理系統(tǒng)，對故障類型和信息進(jìn)行全面分析，初步完成故障處理工作后，可以先執(zhí)行設(shè)備試用，同時(shí)獲取鐵路信號設(shè)備運(yùn)行圖，然后與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行對比，如果兩者一致則意味著故障修復(fù)完畢。

1.2 模型分析技術(shù)

模型分析技術(shù)是通過構(gòu)建故障模型來準(zhǔn)確反映鐵路信號設(shè)備故障模型參數(shù)、最初條件與其他信息以及所導(dǎo)致的結(jié)果，同時(shí)，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法將這些關(guān)系用公式或者方程式來表示。其次，在運(yùn)用模型分析技術(shù)的過程中，必須確保數(shù)學(xué)關(guān)系的精確性。需要注意的是，一旦鐵路信號設(shè)備內(nèi)部某一部件出現(xiàn)故障，其系統(tǒng)輸入與輸出關(guān)系必然也會發(fā)生相應(yīng)的變化，此時(shí)，需要借助數(shù)學(xué)模型來準(zhǔn)確反映設(shè)備故障問題，分析故障因素，制定最佳解決對策。

1.3 模糊邏輯法

模糊邏輯法基于模糊推理法，一般情況下，鐵路信號設(shè)備初次發(fā)生故障時(shí)很難立刻判斷故障類型及其誘因，此時(shí)，就需要借助模糊邏輯法進(jìn)行判斷和推理，設(shè)置模糊集合，運(yùn)用模糊規(guī)則來依次排查鐵路信號設(shè)備故障類型、故障點(diǎn)和故障原因。

1.4 人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是通過模擬人腦的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)來分析鐵路機(jī)械設(shè)備故障，該技術(shù)會組合大量節(jié)點(diǎn)，繪制函數(shù)圖像與關(guān)系，采取不同連接方式組合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此外，人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具備聯(lián)想功能、化解功能、知識信息存儲分析功能和自學(xué)功能，會自動模仿人腦神經(jīng)思維模式和判斷方法處理設(shè)備故障問題，同時(shí)，通過組建和檢索信息庫迅速找出解決故障問題的方法。

2 如何優(yōu)化鐵路信號設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)

2.1 改進(jìn)檢測儀器

全面優(yōu)化鐵路信號設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)，做好診斷工作，首先要結(jié)合時(shí)代發(fā)展要求，不斷改進(jìn)檢測儀器，借助各種先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢測儀器智能化建設(shè)。與此同時(shí)，應(yīng)引入靈敏的傳感器，促進(jìn)檢測儀器和傳感器的有效對接，在具體診斷工作中，由檢測儀器采集檢測數(shù)據(jù)，然后由傳感器進(jìn)行迅速傳遞。

2.2 引入小波分析法

在鐵路信號設(shè)備狀態(tài)檢修工作中，小波分析法的應(yīng)用頻率雖然相對較低卻極為有效，為了進(jìn)一步提高診斷效果，應(yīng)充分引入小波分析法。從基本定義來看，該方法的核心技術(shù)是數(shù)字技術(shù)，在應(yīng)用過程中是通過變換時(shí)間或者空間頻率來運(yùn)算故障信號和函數(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算結(jié)果尺度化與精細(xì)化。將小波分析法應(yīng)用于鐵路信號設(shè)備故障診斷工作中有助于準(zhǔn)確識別故障類型和因素，實(shí)現(xiàn)診斷結(jié)果精確化。

2.3 搭建鐵路信號設(shè)備故障診斷技術(shù)管理平臺

搭建鐵路信號設(shè)備故障診斷技術(shù)管理平臺，必須充分借助智能化技術(shù)、信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)化該平臺監(jiān)控管理模塊功能。一般來講，鐵路信號設(shè)備故障診斷技術(shù)管理平臺監(jiān)控模塊功能主要包括監(jiān)控資源池、監(jiān)控計(jì)算機(jī)終端、提醒設(shè)備故障、監(jiān)控平臺信息存儲。從微觀層次來看，監(jiān)控資源池則是指對整個(gè)鐵路信號設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行全方位監(jiān)控，以此了解是否潛存故障因素、分析故障源、監(jiān)控宿主機(jī)內(nèi)部處理器工作效率和內(nèi)存狀況以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速率。在平臺運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，會自動編制主機(jī)信息表以實(shí)現(xiàn)對頁面信息的監(jiān)控，全方位了解主機(jī)的名稱與IP 地址。一般情況下，主機(jī)信息表的字段名稱有八個(gè)：第一，Hostuid，其描述為主機(jī)編號，對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型是Varechar，長度為32，唯一輸出顯示Y（即yes）；第二，Nerate，其描述為網(wǎng)絡(luò)流量，對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型是Float，唯一輸出顯示N（即no）；第三，Hostname，其描述為主機(jī)名稱，對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型是Varechar，長度為32，唯一輸出顯示N（即no）；第四，Memrate，其描述為內(nèi)存利用率，對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型是Float，唯一輸出顯示N（即no）；第五，Poolid，其描述是所在資源池集群編號，對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型是Numric，長度為20，唯一輸出顯示N（即no）；第六，Cpurate，其描述是CPU 利用率，對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型是Float，唯一輸出顯示N（即no）；第七，State，其描述是主機(jī)0-在線、1-在線，對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型是Tinyint，唯一輸出顯示N（即no）；第八，ipadd，其描述是IP 地址，對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型是Varechar，長度為18，唯一輸出顯示N（即no）。其次，在編制主機(jī)信息表的同時(shí)要做好虛擬機(jī)信息表的編制工作，以便于完成對全體用戶的實(shí)時(shí)監(jiān)控，準(zhǔn)確定位虛擬機(jī)的名稱，鎖定IP 地址。此外，監(jiān)控管理模塊會綜合運(yùn)用物理主機(jī)與虛擬機(jī)來實(shí)施鐵路機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)信息采集工作，通常是借助Host Collect 所對應(yīng)的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)來采集信息，完成數(shù)據(jù)整合工作。從整體結(jié)構(gòu)來看，數(shù)據(jù)整合工作流程包括生成循環(huán) masterip 列表、為每個(gè)masterip 啟動所對應(yīng)的線程，根據(jù)設(shè)備信號量的倒計(jì)數(shù)實(shí)施鎖存器，控制好主線程直到各子線程作業(yè)全部完成。再次，應(yīng)重視優(yōu)化平臺巡檢管理模塊，該模塊屬于鐵路信號設(shè)備故障診斷技術(shù)管理平臺的拓展系統(tǒng)功能，其主要工作是創(chuàng)建表單和設(shè)備信息上傳處理工作，前者是通過巡視鐵路信號設(shè)備運(yùn)行動態(tài)信息來制作和上傳巡視工作報(bào)表，并及時(shí)填寫、修改和查看報(bào)表；后者是借助PC 端的服務(wù)器來上傳設(shè)備工作數(shù)據(jù)信息，并實(shí)施整理與分析，制作正式表格。而且，巡檢管理模塊具備報(bào)表打印和導(dǎo)出功能，工作人員可以按照標(biāo)準(zhǔn)要求編輯表單界面，填寫表單，調(diào)取巡視記錄，做好編輯槽執(zhí)行工作，根據(jù)實(shí)際情況修改報(bào)表中的部分信息。另外，應(yīng)著重優(yōu)化鐵路信號設(shè)備故障報(bào)警模塊，對平臺內(nèi)部服務(wù)器、報(bào)警器、中間件、服務(wù)支持系統(tǒng)與安全操作管理系統(tǒng)進(jìn)行升級與完善，準(zhǔn)確實(shí)施報(bào)警定位，做好故障分析信息過濾工作，這樣方能確保故障報(bào)警模塊能夠及時(shí)采集和輸出報(bào)警信息，迅速做好不同故障采集源的報(bào)警數(shù)據(jù)分析、匯總工作，并按照標(biāo)準(zhǔn)步驟處理故障問題。

3 結(jié)語

綜上所述，全面優(yōu)化鐵路信號設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)，做好設(shè)備故障診斷工作，必須正確運(yùn)用圖像識別技術(shù)、模型分析技術(shù)、模糊邏輯法和人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方法，充分發(fā)揮這四種技術(shù)方法的優(yōu)勢。與此同時(shí)，應(yīng)注重改進(jìn)檢測儀器，努力加強(qiáng)檢測儀器智能化建設(shè)；充分引入小波分析法，實(shí)現(xiàn)診斷結(jié)果精確化；構(gòu)建鐵路信號設(shè)備故障診斷技術(shù)管理平臺，全方位做好故障監(jiān)控工作。