铁路信号设备故障诊断专家系统

孙小鹏+牛浩

摘 要：现如今，随着人民生活水平和文化水平的提高，人们出行旅游的频率不断的增加，物流行业的迅猛发展，也为铁路运输增加了很多负担。铁路信号设备是铁路正常运行的关键部分，对其进行故障检测，是保证我国铁路安全运行的基础。基于此，文章主要对铁路信号设备及故障原因进行了分析，并对其故障诊断专家系统进行了研究。

关键词：铁路设备；故障原因；专家系统

铁路运输在快速发展的同时，铁路运输的安全性要求也越来越高，铁路信号设备要求进行实时的监测。专家诊断系统和智能算法控制在铁路运输中的应用，能够提高整个高铁运行的安全性、高铁列车信号检测的智能性和各种故障的综合诊断水平，为铁路的安全运输提供基础保障。因此，在铁路运输过程中，相关部门应利用专家诊断系统对铁路信号进行动态监测，及时发现铁路运行存在的故障。

一、铁路信号设备故障概述

（一）铁路的信号设备

铁路信号是一个十分复杂的系统，目前的铁路信号系统是将计算机通信、信号处理及先进的计算方法融合在了一起，并正朝着智能化、自动化、可视化的方向发展，它的发展是整个铁路现代化运行的标志，是现代化铁路行业必不可少的设备。铁路信号检测设备可以理解是确保铁路正常安全运行的各种设备，是列车安全运行的保证。

（二）铁路的基础信号设备

第一，信号继电器。信号继电器是铁路运行中所有各种继电器的统一称呼，它是继电式电路控制系统的最关键的环节，也是计算机控制系统的一个重要的接口部件。它的作用是将系统的上位机和信号检测机、轨道的电路检测等各种执行部件相结合。第二，信号机。信号机及其显示界面构成了铁路的信号显示部分，具体包括车站的固定信号、机车运行信号及各种行进中的信息。它的功能是指示列车各种不同的运行信息，反馈其目前的状态信息，或是特殊的警示信号。第三，轨道电路。轨道电路是将钢轨作为导体构成电路回路，并通过轨道电路来检测列车是否占有线路，传递列车的行车信息，检查轨道的目前具体的占用情况，也可以控制其他信号设备。例如：当列车行驶进入了闭塞区间时，轨道电路就会将列车进入该区间的信号传递给信号机，使得其他列车不能入内，保证了行车的安全性。第四，道岔转辙机。它的主要作用是将机车转变轨道，而转辙机是为了完成铁路道岔的转换和锁闭的过程，是关系到行车安全的一个关键部分，它是根据列车的行进需要自动分隔行车线路或是决定是否开通列车的行进道路的一种铁路信号设备。

二、铁路信号设备故障诊断专家系统设计

（一）系统的开发

系统的具体开发是一项十分繁琐的工作，开发系统要选择合适的工具，合适的开发工具可以减少很多工作量，更加便捷的进行开发。在众多的工具中，程序的主要部分是固定的，不便于系统的升级和维护，灵活性比较差，普通的开发工具灵活性比较强，但是由于其语言规则繁琐，面向对象的功能比较差，因此在编程的时候比较繁琐。所以，可以选用JAVA技术和ACCESS数据库两种工具共同开发铁路故障诊断专家系统。

（二）专家系统的构建

专家系统的构建过程是首先是将所需要的知识和信息收集到一起，然后将系统的总体结构设计出来，然后将知识库建立起来，然后设立相应的推理机制，然后进行全面的系统开发。知识库作为故障诊断专家系统的重要环节，其构建方法如下：

第一，将问题转化成知识，在整个过程中要分析该问题的最基本点，也就是该问题要解决的实际事例是什么，能否将该问题分为更细节化的子问题，例如问题中还包含着哪些任务。第二，将知识规范化，将各种知识表现为一些关键的检索词语。例如将已知设备的某种状态进行规范化，然后将诊断结果也要规范化，以利于用户查阅和分析。第三，诊断流程规范化，将整个诊断过程进行规范，以便用户能够各种规范的知识表达很快的理解其中关键的意思，或是继续寻找子问题。第四，将知识语言转化为编程的语言，将各种知识进行规范化后就要对其进行转化成计算机能够识别的语言，使其能够自动进行故障诊断。第五，检查规则的合理性，执行程序语句，已确定各种知识是否编定合理，检查整个系统的知识规则是否有效。

（三）系统故障诊断流程

专家系统的整个流程总结如下：将问题提出，应用专家系统进行分析；将发生的故障与系统已经储存的故障特征一一进行对照，搜寻是否有相同的记录；如果在系统库里找到了相同的故障记录，那么就将规则进行激活；逐一分析激活规则，分析是否该规则的每一个条件都与目前的故障的情况相同，如果某条规则条件未知，那么就应该提出疑问，通过用户的答案获得故障的更多信息；如果该规则的条件全部与该故障发生的条件完全吻合，就将应用这个规则的执行结果存储；查看还有没有其他激活的规则，并进行循环处理；计算所有激活规则的可信度；将可信度最高的故障处理方法作为维护的方案；如果没有任何规则可以对应，输出“没有相关知识”使用者将再次寻找其他资料；完成了整個诊断程序。

三、结语

随着我国铁路运输行业的飞速发展，铁路方面的各项改革也在全面铺开，列车的安全运行是整个系统的一个关键环节。专家诊断系统在铁路信号故障诊断中的应用，能够实现铁路信号的动态监测，为铁路系统的正常运行奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]张清清.铁路信号设备故障诊断专家系统设计研究[J].企业技术开发，2016，（09）：28-29.

[2]王兰勇.铁路信号设备故障诊断专家系统[D].吉林大学，2015.

[3]李娜.基于信息融合的铁路信号设备故障诊断方法研究[D].兰州交通大学，2013.endprint