鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分析與運(yùn)用

武文龍

中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司天津電務(wù)段 天津 300140

高速鐵路和城市軌道為人們的出行提供了便利，尤其是鐵路信號(hào)系統(tǒng)在技術(shù)和設(shè)備方面都出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)保證交通運(yùn)行的安全和提高運(yùn)行的效率具有重要的作用。為此，管理部門(mén)應(yīng)該掌握鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，采取具有針對(duì)性的措施解決。

1 鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與功能

1.1 微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)，使微機(jī)、存儲(chǔ)、監(jiān)控等設(shè)備能夠集成整合，分析、加工處理鐵路信號(hào)，憑借系統(tǒng)邏輯能力自動(dòng)分析鐵路運(yùn)行數(shù)據(jù)。微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中運(yùn)用到傳感、計(jì)算機(jī)、通信、現(xiàn)場(chǎng)總線與智能技術(shù)等，能夠更加全方位地實(shí)施鐵路運(yùn)行過(guò)程監(jiān)測(cè)，詳細(xì)記錄鐵路運(yùn)行信號(hào)，分析故障信息，一旦發(fā)現(xiàn)安全故障可以及時(shí)預(yù)警，為鐵路系統(tǒng)電務(wù)運(yùn)行提供條件。

1.2 微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能

在鐵路運(yùn)行中，微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠采集開(kāi)關(guān)量、模擬量的數(shù)據(jù)信息，并且將其儲(chǔ)存到系統(tǒng)中繪制成圖，一旦發(fā)現(xiàn)故障信息便會(huì)立刻發(fā)出預(yù)警。采集的鐵路運(yùn)行數(shù)據(jù)也可以被編制為報(bào)表與狀態(tài)表等，為數(shù)據(jù)后期的加工處理提供便利。同時(shí)，利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)墓δ埽梢詾榫W(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)與監(jiān)控所得數(shù)據(jù)。除此之外，微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還能進(jìn)行人機(jī)對(duì)話與時(shí)鐘校對(duì)，確保鐵路系統(tǒng)在要求的時(shí)間范圍內(nèi)安全運(yùn)行。該系統(tǒng)的具體功能主要有兩個(gè)。①監(jiān)測(cè)鐵路信號(hào)。利用微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鐵路信號(hào)變化，發(fā)現(xiàn)信號(hào)中潛在的危險(xiǎn)信息。以往采用的信號(hào)監(jiān)測(cè)方法，只是具備數(shù)據(jù)短期儲(chǔ)存功能，時(shí)間較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)無(wú)法在綜合分析中運(yùn)用，更不能發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題。利用鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠解決傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法存在的問(wèn)題。憑借計(jì)算機(jī)在信息儲(chǔ)存方面的優(yōu)勢(shì)，采集實(shí)時(shí)鐵路運(yùn)行設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，展開(kāi)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。采集到的大量數(shù)據(jù)能被全部?jī)?chǔ)存，作為鐵路運(yùn)行狀態(tài)分析的依據(jù)，按照數(shù)據(jù)變化以及分析結(jié)果便可以了解當(dāng)前設(shè)備是否故障。若發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在異常，便可以及時(shí)通知檢修人員馬上處理，以免安全事故發(fā)生危及鐵路安全運(yùn)行。②監(jiān)測(cè)信號(hào)狀態(tài)。利用計(jì)算機(jī)檢監(jiān)測(cè)鐵路信號(hào)狀態(tài)，能夠持續(xù)性的掌握鐵路信號(hào)情況，監(jiān)控所得數(shù)據(jù)上傳到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，保證鐵路運(yùn)行數(shù)據(jù)的完整性。同時(shí)，計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)比較客觀，很少會(huì)因?yàn)槿藶椴僮鲗?dǎo)致失誤，加上數(shù)據(jù)具有連續(xù)性，因此數(shù)據(jù)分析之后便可以了解存在的變化。鐵路運(yùn)行數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)對(duì)比，使檢修人員更加深入地了解鐵路運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)其中是否存在安全隱患，若有安全隱患便可以及時(shí)將其排除。

2 鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)展望

2.1 故障診斷方法

①傳統(tǒng)診斷方法。以技術(shù)人員為主要操作者，憑借其技能和經(jīng)驗(yàn)探尋故障的發(fā)生機(jī)理，是較為常見(jiàn)的故障診斷方法，但其精準(zhǔn)度不足，且人力資源投入量較大。②信號(hào)處理法?；谠O(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建信號(hào)模型，可實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的分析，從中提取具有參考價(jià)值的信息，包含振幅、頻率等，由此展開(kāi)故障診斷工作。通過(guò)信號(hào)處理法的應(yīng)用，可有效縮短故障診斷的時(shí)間，效率有所提高。③模型解析法。以數(shù)學(xué)模型為主要工具，圍繞選定的診斷對(duì)象展開(kāi)數(shù)理統(tǒng)計(jì)、函數(shù)解析等操作，從中判斷被測(cè)信息，以便分析故障。但需強(qiáng)調(diào)的是，數(shù)學(xué)模型容易受到信息不全面等因素的制約，由此出現(xiàn)構(gòu)建難度大、精準(zhǔn)度不足的情況，得到的故障診斷結(jié)果也易出現(xiàn)精度不足的現(xiàn)象。④人工智能診斷方法。以遺傳算法、模糊邏輯等現(xiàn)階段前沿技術(shù)為支撐，再結(jié)合具有可行性的傳統(tǒng)技術(shù)，以更加智能化的方式完成故障的識(shí)別、分析及預(yù)測(cè)操作，是較為主流的方法，也是重點(diǎn)發(fā)展方向。

2.2 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的設(shè)備及故障診斷

信號(hào)設(shè)備故障診斷存在著不確定性和復(fù)雜性，在診斷的過(guò)程中可能會(huì)受到外界因素的影響，存在很大的不確定性。此外，信號(hào)設(shè)備由大量的元件組成，然而每個(gè)元件的電機(jī)性能也存在明顯的差異性，同時(shí)也會(huì)隨著外界環(huán)境發(fā)生變化，不能建立平穩(wěn)的模型。相關(guān)的研究顯示，采取機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的方式能夠挖掘隱藏的知識(shí)，之后通過(guò)這些知識(shí)來(lái)預(yù)知未來(lái)的數(shù)據(jù)，是解決該問(wèn)題的重要途徑。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集到的原始數(shù)據(jù)的噪音性比較明顯，不能直接用于診斷和學(xué)習(xí)，需要進(jìn)行進(jìn)一步的處理，能夠在一定程度上抑制噪音和降低維度。在特征提取的環(huán)節(jié)，應(yīng)該應(yīng)用設(shè)備領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，將設(shè)備的提取和故障類(lèi)型緊密聯(lián)系，同時(shí)還應(yīng)該保證特征之間的相互獨(dú)立性。采取機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的方式能夠?qū)μ卣鲾?shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而找到最佳的概率模型和求解算法，不斷優(yōu)化參數(shù)。此外，轉(zhuǎn)轍機(jī)是故障類(lèi)型比較復(fù)雜的信號(hào)設(shè)備，主要的監(jiān)測(cè)量包括動(dòng)作電流和功率等。需要對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)故障診斷進(jìn)行研究，取得的效果比較顯著。對(duì)于各片段處理，可以通過(guò)信號(hào)處理方法來(lái)進(jìn)行穩(wěn)定的統(tǒng)計(jì)圖，如電流強(qiáng)度、噪聲水平和噪聲均衡度等。

2.3 利用信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)中道岔電流曲線來(lái)判斷鐵路信號(hào)的故障

在鐵路運(yùn)行交通系統(tǒng)的運(yùn)行發(fā)展中，鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中所顯示的道岔電流曲線主要反映的是道岔的運(yùn)行狀態(tài)。但是，在鐵路交通的運(yùn)行過(guò)程中，由于道路交通的運(yùn)行狀態(tài)的不同，使道岔的狀態(tài)也會(huì)有明顯的差異。因此，為了能夠保障鐵路交通的穩(wěn)定運(yùn)行，必須對(duì)道岔的狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，以保障鐵路交通的穩(wěn)定運(yùn)行。通常，在當(dāng)?shù)啦淼碾娏鬏^高的情況下，表示當(dāng)前的道岔區(qū)域處于解鎖的狀態(tài)，而當(dāng)?shù)啦硗瓿山怄i后，會(huì)自動(dòng)進(jìn)入鎖閉的狀態(tài)中，而在這個(gè)過(guò)程中，電流值還是較高的。當(dāng)解鎖區(qū)的電流出現(xiàn)異常變化時(shí)，表示當(dāng)前道岔區(qū)可能未完成正常的解鎖，而造成這種情況的原因，可能是因?yàn)榈啦肀旧淼臋C(jī)械阻力過(guò)大或壓力過(guò)大的原因，而導(dǎo)致道岔不能進(jìn)行正常的解鎖。

3 結(jié)語(yǔ)

信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠?qū)﹁F路交通在運(yùn)行過(guò)程中，所產(chǎn)生的各方面的信息進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的采集和處理，為鐵路交通的運(yùn)行發(fā)展，奠定相關(guān)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時(shí)，應(yīng)用信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠?qū)﹁F路電路系統(tǒng)中的電流變化做出實(shí)時(shí)的反饋，并結(jié)合電流變化曲線對(duì)軌道交通中的故障原因做出準(zhǔn)確的判斷，為鐵路交通的發(fā)展穩(wěn)定奠定了重要基礎(chǔ)。