鐵路信號設備故障診斷方法探討

李陶

朔黃鐵路發(fā)展有限責任公司，中國·山西 忻州 036100

1 引言

中國國土遼闊，因此鐵路的建設與國家經(jīng)濟建設之間息息相關，而鐵路一直以來都是較為快捷價格低廉的交通運輸方式，一直以來都是人們選擇出行或運輸?shù)闹匾煌ǚ绞?。鐵路信號設備對于鐵路運輸工作具有重要的意義，是支持鐵路平穩(wěn)運行基礎設備中最為關鍵的構(gòu)成部分。

近年來，中國鐵路信號系統(tǒng)隨著信息技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，已經(jīng)成為了指揮鐵路交通安全的基礎保障。雖然當前中國鐵路建設中的相關基礎設備及應用性能得到了切實的提升，但是鐵路信號設備在傳遞信號的過程中，還是會出現(xiàn)聯(lián)鎖設備板件集成化、接觸不良造成的信號傳遞故障問題，這些故障問題甚至會影響到維修管理人員對于鐵路信號設備故障問題的分析和判斷，嚴重的影響了中國鐵路交通事業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展。

2 鐵路信號設備故障診斷中常見的故障問題

2.1 道岔故障問題

道岔故障問題主要分為單動道岔故障、雙動道岔故障以及道岔缺乏表示這三種類型。單動道岔故障主要是指動作道岔的電流信號已經(jīng)送達了道岔的信號設備中，并且在操作過程中，控制臺已經(jīng)顯示電流到位，但是由于外界物理原因?qū)е碌啦頍o法按照指定操作到規(guī)定的位置，或信號設備出現(xiàn)故障問題時會顯示電壓異常。

雙動道岔的故障問題，主要是指當一動道岔出現(xiàn)故障時，總控制臺的電流表在操作過程中會立即停止，但實際電流已經(jīng)運輸?shù)搅艘粍拥啦硇盘栐O備中。道岔缺乏表示主要是指操作人員可以通過信號設備，控制鐵路道岔，但是信號設備卻不顯示狀態(tài)。此時就需要判斷信號設備是室外故障還是室內(nèi)故障，可以通過測試分線盤處電壓判斷電源送沒送出去。需要注意的是，室外故障和室內(nèi)故障一般不會同時存在，如果檢測過程中顯示故障問題是室外故障，那么，證明室內(nèi)故障是不存在的。

2.2 軌道電路故障問題

軌道電路故障問題主要有室內(nèi)故障和室外故障這兩種形式，對于軌道故障的室內(nèi)室外進行判斷，首先可以利用萬用表對出現(xiàn)故障的信號設備區(qū)域分線盤兩端進行檢測，觀察分線盤的兩端是否存在電壓，如果軌道電路出現(xiàn)了相位不正確或繼電器局部區(qū)域的電路設備出現(xiàn)故障時，萬用表就會顯示出分線盤兩端的電壓。

需要注意的是，只有軌道電路的施工剛剛結(jié)束，之后才可能會發(fā)生相位故障問題，在一般條件下這種情況幾乎不會發(fā)生，因此可以根據(jù)軌道電路的施工時間，將相位故障問題的可能性排除。如果軌道電路出現(xiàn)了室內(nèi)故障，那么在使用的過程中，電路電壓可能會高于標準值，容易出現(xiàn)斷路的問題，這主要是由于分線盤在異常狀況下通常會選擇送電端最近的設備集中送電，雖然在此時設備內(nèi)部電壓值已經(jīng)低于了標準值，但是在檢測過程中測得的電壓值很可能不準確，這時故障檢修人員就需要對室內(nèi)設備的電路電壓進行再次測量，再次確定室內(nèi)故障線路的故障范圍。如果軌道電路上存在嚴重的漏電問題。那么，在檢測的過程中，在電路電壓較低的情況下，軌道繼電器依然不能吸起，這就證明，在電流傳送的過程中已經(jīng)出現(xiàn)了電流虛短的現(xiàn)象，這種故障問題通常存在于室外軌道電路中[1]。

在通常情況下，軌道電路的室外故障問題可以分為短路故障和斷路故障兩種類型。但是這兩種類型在檢修人員判斷過程中容易造成混淆，因此維修檢測人員需要了解這兩種電路故障的辨別方法。

在故障檢測工作中需要測量，并且判斷故障區(qū)域的電流、電壓是否處于標準工作狀態(tài)，如果信號設備的電力線路存在短路故障問題，那么在工作過程中，電力線路的電流值將會高于標準值，但是送電端的信號設備依舊正常運轉(zhuǎn)，這時故障檢修人員就可以將故障區(qū)域判定為受電端的鋼軌區(qū)域內(nèi)部，如果在故障檢測工作中，工作電壓低于了軌道標準電壓，檢測人員就需要對鋼軌中的電流量進行再次測量，如果只是發(fā)生了短路問題，這時電流值就會高出標準工作值，如果是出現(xiàn)了斷路的情況，那么軌道面的電壓值就會低于正常工作制，甚至電壓值檢測為零[2]。

2.3 信號機故障問題

信號機的故障問題主要分為站內(nèi)信號機滅燈、區(qū)間信號機滅燈現(xiàn)象或主絲斷裂現(xiàn)象。信號機主要采用雙燈絲燈泡，并且在燈泡電路內(nèi)部還設有主燈絲和副燈絲自動轉(zhuǎn)換裝置。通常情況下，每個燈泡都對應著一臺信號點燈變壓器，從而起到對燈泡內(nèi)部電路變壓以及隔離防護的作用。信號點燈電路在主燈絲切斷之后，將會自動轉(zhuǎn)換為副燈絲，并且還具備自動報警的功能。

當信號點燈電路發(fā)生故障導致信號機滅燈時，可在分線盤處區(qū)分故障范圍及性質(zhì)，方法如下：在分線盤測量（重復開放信號時），有電壓，則為室外故障，無電壓則為室內(nèi)故障；區(qū)分完畢室內(nèi)外后，再區(qū)分是短路故障還是斷路故障，通過甩線的方法進行測量判斷，若是室外故障，則可以將電源線甩開后用電阻檔進行判斷，電阻為零則為短路故障，電阻無窮大則為開路故障。

3 鐵路信號設備的故障診斷方法

3.1 專家診斷法

專家診斷法其實就是將鐵路信號設備的故障專家集結(jié)起來，通過這些專家豐富的設備故障檢測經(jīng)驗，能夠圍繞鐵路信號設備的某一故障問題進行判斷[3]。但是這種方式在應用過程中可能會受到時間和空間方面的限制，并且在鐵路信號設備的檢測過程中應用范圍有限。

當前，隨著中國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，這種專家診斷法已經(jīng)延伸為人工智能診斷法的一種方式，同時也是一種綜合性較強的診斷方式。人工智能專家診斷法在運用的過程中，可以通過模擬專家在處理故障問題時的思維方式，參照專家處理故障問題的經(jīng)驗，快速地找到鐵路信號設備的故障區(qū)域。當前，這種人工智能專家診斷檢測方式，由于其能夠突破時間和空間上的限制被逐漸推廣在鐵路信號設備的診斷工作中，并且也取得了較為理想的應用成效[4]。

3.2 人工經(jīng)驗診斷法

人工經(jīng)驗診斷法其實是一種較為傳統(tǒng)且最為常見的診斷方式。人工經(jīng)驗診斷法對于鐵路故障維修和檢測工作人員的專業(yè)素質(zhì)以及工作經(jīng)驗都具有較為嚴格的要求。在采用人工經(jīng)驗診斷法對鐵路信號設備的故障問題進行檢測的過程中，維修檢測人員需要結(jié)合自身的工作經(jīng)驗以及信號，設備運行過程中的實際故障進行自主判斷，在故障判斷的過程中，可以通過邏輯推理、故障比較或優(yōu)選法及時地查找出鐵路信號設備的故障類型。

從客觀的角度來說，傳統(tǒng)的人工經(jīng)驗診斷法在診斷過程中，大多數(shù)依據(jù)維修檢測人員自身的經(jīng)驗素質(zhì)，可以說，檢測的結(jié)果具有一定的主觀性，無法確保診斷結(jié)果的科學準確。雖然在當前信息技術(shù)的發(fā)展背景下，人工智能檢測方式具有極大的應用優(yōu)越性，但是傳統(tǒng)的人工經(jīng)驗診斷方式仍然具有不可替代的關鍵價值[5]。

3.3 模糊邏輯診斷分析法

模糊邏輯診斷分析法其實是一種數(shù)學思維下的分析處理方式，這種診斷方法早在20世紀60年代就已經(jīng)出現(xiàn)。模糊邏輯診斷分析方法，最初是由美國著名數(shù)學家提出的，自模糊數(shù)學理論提出之后也為后期模糊學科的發(fā)展鋪墊了基礎。人工智能專家診斷系統(tǒng)在診斷在研發(fā)過程中較為煩瑣且復雜，而模糊邏輯診斷分析方法其實與人類對于鐵路信號設備故障問題的判斷思維方式大同小異。這種方式主要是在專家做歸納的經(jīng)驗知識中找到與鐵路信號設備故障問題相關聯(lián)的理論支持，然后采用計算機編碼的方式對故障問題進行推斷。從這一角度來看，模糊邏輯診斷分析方式，對于專家所提出的經(jīng)驗也具有較高程度的依賴性[6]。

3.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡分析法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡分析法能夠找到故障問題并且快速解決，這種分析方法主要是以人腦的神經(jīng)系統(tǒng)作為故障診斷的模板，在研發(fā)的過程中賦予了計算機人類思維的處理方式。人工神經(jīng)網(wǎng)絡分析在應用的過程中不需要依賴于專家的知識庫，在對故障問題進行運算和處理的過程中，也不會由于故障問題的復雜性而降低故障處理效率。但是當前人工神經(jīng)網(wǎng)絡分析法的研究還處在摸索階段中，前期的研發(fā)成本過高并且研發(fā)周期較長，還沒有被廣泛的應用在中國鐵路信號設備故障的檢測過程中[7]。

4 結(jié)語

綜上所述，鐵路信號設備的故障診斷工作關系到了鐵路指揮信號的正常傳輸。因此，在故障檢測工作中，必須要了解常見故障問題的顯性特征，結(jié)合人工經(jīng)驗和計算機診斷這兩種方式確保故障問題判斷的精準性和科學性，通過理論與實踐相結(jié)合的方式，有效地解決中國鐵路信號設備的故障問題。