铁道信号联锁设备的故障诊断的研究

马春英 范予强

摘 要：随着社会的进步，包括铁道事业在内的交通事业，加入了快速发展的阵营。作为铁道运输设备不可或缺的组成部分，信号联锁设备的作用主要体现在保障铁道运输安全的方面，研究结果表明，无论是检查设备故障还是检测信号状态，都无法离开信号联锁设备而独立进行。文章首先介绍了信号联锁设备的常见故障和故障的诊断方法，然后分析了对不同故障诊断方法进行应用的方法，最后围绕着故障诊断方法在未来一段时间内的发展展开了讨论。

关键词：铁道信号；联锁设备；故障诊断

在诸多可能影响铁道安全性的因素中，信号联锁设备占据着十分重要的地位。建立符合铁道实际情况的信号联锁系统，不仅能够为铁道列车的安全运行提供帮助，还能够改善铁道人员的工作环境，提高工作效率。针对信号联锁设备较易出现的故障展开研究，确保在故障发生后较短的时间内完成发现、分析、解决等一系列工作，提高铁道运输具有的安全性就显得很有必要，本文所研究内容自然也就具有一定的现实意义。

1 铁道信号联锁设备故障的概述

由于信号设备具有分布广泛、种类众多和数量较大的特点，信号联锁设备自然也会因此而具备复杂性和多样性的特点，以故障发生时间为依据，可将信号联锁设备的常见故障进行划分，则包括渐进性故障和突发性故障两种，其中，发生频率较高的为突发性故障。突发性故障指的是无法提前预测、发生突然的故障，该类故障往往具有明显的随机性。根据故障呈现度对其进行划分，则包括功能故障和潜在故障两种。出现功能故障的原因主要是参数超出规定导致系统失效，以故障原因为依据对功能性故障进行分类，可概括为外部故障与内在故障两种，外部故障主要是因为环境因素变化而引起的，例如，恶劣的天气情况或其他可能给设备带来干扰的因素；内部故障指的是由于某些内部因素的存在而引发的故障，例如，部件发生变化或设计缺乏合理性[1]。潜在故障指的是参数没有超出规定，但存在偏移、波动或其他变化，或者参数超出规定但没有导致系统失效。以故障带来的结果为依据对其进行划分，一般性故障和危险性故障可以被视为最主要的两大类别；以设备中故障存在时间的长短为依据，可以将故障划分为间歇性与永久性两种。在应用信号联锁设备时，存在的故障具有时有时无的特点，那么该类故障就可以被划分为间歇性故障，但是如果存在的故障满足稳定、可持续的特点，该类故障就应当属于永久性故障的范围。

2 铁道信号联锁设备诊断方法的概述

随着科学技术的发展，用于对铁道信号设备故障进行分析、诊断和处理的技术，也变得更加多元化，现阶段，出现频率较高的故障诊断法包括以下三种，分别是：传统诊断法，智能诊断法以及信号处理法。下面就针对不同的故障处理法展开详细叙述。

2.1 传统诊断法

在很长一段时间内，传统诊断法在针对信号联锁设备所开展故障诊断工作中占据着主导地位。传统诊断法往往需要以工作人员自身的经验为依托，换句话说，就是根据工作人员在维修过程中获取的经验，完成对故障的诊断和处理工作。另外，较常使用的传统诊断法包括推理法、优选法和比较法。实践结果表明，传统诊断法适用于对监视控制机、执行表机等故障进行诊断和解决的方面。

2.2 智能诊断法

作为综合性诊断法的一种，智能诊断法的特点在于其融合了大量不同的诊断技术，能够对不同系统及故障加以判断。智能诊断法所包含诊断技术有人工神经网络、专家系统等，正是因为如此，该法才能够对信号联锁设备较易出现的不同类型的故障进行高辨识度的判断[2]。专家系统指的是专业人员以计算机为平台搭建的、包含大量专业知识和诊断经验的系统，选择该系统作为主要工具，能够对专家诊断故障的流程进行模拟，从而得出较为准确的结论。人工神经网络指的是模拟人类思维，完成故障诊断及处理工作的方法，现阶段，该法较常出现在预测和识别故障模式的过程中。

2.3 信号处理法

利用信号处理法对信号联锁设备的故障进行诊断的关键步骤，是根据反馈信号频率及其他特征展开分析、处理，从而完成设备故障的诊断工作。对信号联锁设备而言，选择信号处理法作为故障诊断方法的原因，主要是该法具有操作灵活、简单的优势，但这并不代表信号处理法已经趋于完善，在实践过程中不难看出，该法过于依赖设备信号，且较易被其他信号所干扰，导致诊断结果存在偏差。除此之外，信号处理法自身具有一定的局限性，如果设备间存在多种相互影响的故障，该法所应用的信号往往难以及时、准确的做出反应。由此可以看出，信號处理法适用于对单一设备故障进行诊断以及处理。

3 铁道信号联锁设备诊断方法的应用

3.1 信号联锁系统

在控制铁道运输时合理应用信号联锁系统，不仅可以对信号联锁设备的情况进行实时监督，还能够在条件允许的前提下扩宽监控范围，提高发现信号联锁设备潜在或已经存在故障的准确率，工作人员便能够根据实际情况，确定相应的处理措施及方案，避免故障所带来不良影响的进一步扩大。

3.2 故障树分析法

从本质上来说，故障树分析法指的是分析故障出现原因的方法，具体来说，就是以可能导致故障发生的事件为依据，制作出相应的逻辑结构图，在诸多原因中确定最有可能造成直接影响的原因和相应的组合方式，最后完成对信号联锁设备故障出现几率的计算工作，为后续诊断工作的开展提供参考。

3.3 故障诊断与容错控制

（1）故障诊断。

在铁道信号设备运行过程中，故障诊断具有的作用是十分突出的，只有定期针对铁道信号设备开展相应的故障诊断工作，才能够保证铁道运输系统具有的稳定性和安全性能够得到最大程度的提高。

（2）容错控制。

与故障诊断相同，容错控制对铁道信号设备的安全运行同样具有不容忽视的作用。根据实际情况对容错软件、冗余系统加以应用，能够为铁道运输系统提供具备良好安全性与稳定性的运行环境。

3.4 故障诊断专家系统

在构成故障诊断专家系统时，推理机构、知识数据库和相应的获取机构都是不可或缺的部分。推理机构需要建立在知识数据库的基础上，针对反馈信息数据开展相应的分析、推理工作，完成对信号联锁设备所处状态进行判断的工作。如果通过检查发现信号联锁设备已经有故障存在，工作人員则可以在第一时间对其进行重新的分析和评价。

对故障诊断专家系统而言，其核心功能是对故障诊断具有的要求进行满足，保证针对故障开展的排除工作，具备应有的合理性及有效性。

4 铁道信号联锁设备诊断方法的发展

4.1 远程诊断法的应用

在未来一段时间内，远程诊断技术将会被大量应用在对信号联锁设备存在的故障进行分析的过程中，通过视频监测的方式，即使发现、诊断及排除故障，为铁道提供安全的行车平台。针对信号联锁设备开展的故障诊断工作，对铁道运输具有十分重要的作用，运用发展的眼光来看待这一问题，无论是系统自身的特点，还是外部环境因素的制约，都会给故障诊断工作带来不同程度的影响，因此，想要保证针对故障所开展诊断工作能够取得应有的效果，升级适用于信号联锁设备的故障诊断系统，创新故障诊断方法就显得很有必要[3]。

4.2 不同诊断技术的融合

现阶段，针对信号联锁设备故障开展的分析和诊断工作，已经将重心放在融合不同诊断技术的方面，实践结果也表明，这样做能够在一定程度上提高分析、处理设备故障的效率，因此，诊断技术的融合必然是故障诊断的主流发展趋势。

4.3 建立健全故障专家系统

调查结果表明，目前，围绕信号联锁设备所开展故障诊断工作应用的系统，在适用范围和对象方面仍旧存在着明显的局限性，这对于诊断工作的顺利开展，具有一定影响。想要解决上述问题，关键是根据信号联锁设备较易出现故障的特点，改善专家系统，使其更加完善，保证故障诊断具备应有的动态性和准确性，并提高铁道行车的安全性。

5 结论

通过对上文所叙述的内容进行分析能够看出，针对信号联锁设备展开的故障分析工作，是保证铁道安全运输的关键，用发展的眼光看待铁道事业的发展，能够发现对故障诊断技术加以研究，结合不同诊断方法，形成综合诊断系统具有重要的现实意义，另外，深入研究新型诊断技术，做到理论与实际相结合同样很有必要。希望本文可以在某些方面为从事相关研究的人员提供帮助，使故障诊断技术向更加完善的方向发展。

参考文献：

[1]唐佩.铁道信号联锁设备的故障诊断分析[J].河南科技，2013（07）：115.

[2]苏涛.探究铁道信号连锁设备的故障诊断[J].科技创新导报，2017，14（10）：7879.

[3]占雪梅，张甄.铁道信号联锁设备的故障诊断分析[J].电子技术与软件工程，2017（09）：29.

作者简介：马春英（1965），女，河南许昌人，本科，讲师，工程师，电工技术 。