铁路信号系统的智能监测技术应用研究

温徐洲

摘 要 铁路信号系统作为铁路建设的重要组成部分，虽然取得了良好的发展，但仍存在许多不足之处。只有采用智能检测技术，才能对列车运行进行有效监控，提高铁路信号的智能化水平，保证铁路运行的安全性能。本文从我国铁路信号监控智能化系统出发，明确了智能监控技术在应用中存在的问题，并提出了相应的解决方案，希望能进一步促进铁路信号系统的现代化和智能化发展。

关键词 铁路信号;智能检测;系统

1我国高速铁路信号监测系统

1.1 信号集中监测系统

集中信号监控系统，又称CSM。这是一个多层次的架构，系统稳定性和可靠性强，具有检测、报警、信息存储和分析以及状态再现等功能。CSM的功能的实现通过多种信号设备，包括CAN总线、电源、信号，信号电缆、轨道电路、电源屏等设备的电器参数模拟量信息、部分开关量信息进行实时联系，与此同时， 信号集中监测系统，也成为CSM。这是一种多层级的体系架构，系统用于较强的稳定性和可靠性，拥有检测、报警、信息存储与分析和状态再现等各种功能。CSM 的功能实现通过多个信号设备，包含CAN 总线、信号机、信号电缆、轨道电路、电源屏等设备的电器参数模拟量信息、部分开关量信息进行实时联系，同时，CSM 系统为了获取全面的信息，还以通信接口的方式同CBI、TCC、ZPW2000 轨道电路等设备的维修设备进行互通，对于操作人员来说，在现场的机械设备工作状态进行诊断和监测时，还可以借助CSM 设备，发现系统的故障，从而更好地有针对性地开展现场的维修工作[1]。

1.2 列控监测检测子系统

列车控制监控子系统的功能在整个监控系统中起着非常重要的作用，可以对列车运输的实时数据进行不同程度的采集和处理。该系统主要由以下几个部分组成：第一，车载司法记录仪（JRU）;第二个是RBC维护终端和用于维护终端的限制服务器。三是TSRS与微机联动终端;每个设备在系统中执行不同的功能。RBC监控室设置的终端维护主要是实时监控CTC系统的通信状态，同时随时监控RBC系统的工作状态和C3 train的运行状态。微机连锁终端的主要功能是计算机连锁系统的故障诊断，限速服务器的主要功能是实现TSRS的故障诊断、管理和维护。通过各设备的实时运行和协调，实现对列车运行过程中各设备和信息的共同监控，确保列车运行的安全性和可靠性。

1.3 GSM-R 通信监测系统

GSM-R通信监控技术主要包括两种检测设备，即GSM-R网络管理监控和各设备的通信接口监控。其中，GSM-R网络管理监控的主要功能包括：报警管理、故障管理和配置管理。它可以实时监控列车各信号系统的工作状态，以保证列车的正常运行。和接口监控每个接口的设备主要是GSM - R网络的实时监控，可以为每个接口信号命令运行业务数据实时跟踪和记录，分析网络异常状态，并提供监控网络用户的查询历史数据，监测网络运行状态等。

2铁路信号检测技术现状

西方发达国家的铁路信号检测系统体现了检测信息对其整体的指导作用，可用于检测信息的集中管理、室内外设备信号的同步检测以及信号系统检测后的发展趋势等。我国在信号系统检测方面做了大量的工作。信号集中检测和各种设备的管理已经逐步投入使用，并取得了一定的成效，但仍存在一些问题[2]。

第一，检测系统之间缺乏联系，而且检测数据之间没也没有联系，设备的故障主要靠人工判断。信号检测系统是整个铁路信号监测系统的核心，主要对系统相关信号机、信号线、轨道电路等设备的参数信息进行监控，并与设备相关的一些维修机进行连接，获取监控信息。但由于一些设备之间缺少联系，导致了对测试数据也缺乏全面性，不能实现数据的纵向比对，或不能有效判断出列车车载设备的故障源，是车载的设备问题，还是地面设备或者是车站设备的问题，都只能夠依靠着人工进行判断，不能实现自行的诊断。

二是，通信信号的检测数据无法共享，导致信号组合的某些方面无法有效分析。目前，铁路信号智能检测系统已成为列车控制与调度的重要系统，关系到车辆与车站之间的信息传输。在目前高铁运行之中，通信超时和缺乏网络连接的事情时有发生，这将影响列车的运行状态，因为我们国家的一些信号数据没有实时共享，很难对于故障的原因进行有效的分析，也无法将故障的发生地点进行准确的定位，所以它成为我国现在列车控制系统一个大难题。

三是，无法对设备状态进行分析和预测，这将对列车的整体运行产生很大影响。目前我国铁路信号检测设备，能够做大量的数据存储和记录，但是没有一些有效的数据挖掘和利用方式，没有这种类型的智能分析软件。一些轨道电路或者是道路转辙机的转换就无法进行准确的分析与判断，使得现象的情况就变成了只有故障的时候才进行修理，无法达到对于其工作状态的监督，所以一旦出现问题往往会造成重大的影响。

四是，监控和维护系统没有实现和生产调度相结合，监测维护故障的分析工作不能够跟电务计划、过程监控以及处理的结果等方面进行有机的联系，无法形成一个高效的综合维护和监控调度平台，不能及时掌握电务系统设备的状态，影响到其在运行过程中对于状态的整体监测与日常的维护，在某些紧急情况下，如果需要对部门的各个方面进行监测，则无法为相关调度人员提供足够的故障分析和决策信息[3]。

3铁路信号系统智能监测技术提升和改善的措施

构建智能电力监测铁路信号维护系统是一项长期复杂的系统工程，而不是一个或两年完成，必须推进逐渐的发展变化，此外，在开发和推广的过程中，把重点放在加强设备安全等级，针对性的安全保护，建立数据之间的一致性，便于整体分析，具体包括以下几个方面：

3.1 从初期分散型向集中型过度

现有的铁路信号系统监测技术还停留在传统的人工故障判断的基础上。实现故障的自动判断和分析，为操作人员提供辅助决策信息，逐步将监控系统从分散向集中发展。集中管理的主要任务是对各个传感器设备的数据进行统一存储和管理，对来自不同设备的数据进行分析，并根据系统的要求建立功能划分。在初步建立系统数据集成后，可以根据系统开发的变化和后期需求随时调整系统的功能[4]。

3.2 建立智能化分析技术

铁路信号的智能分析主要包括以下两点：一是通过系统中各种设备之间的连接是对铁路系统故障的逻辑分析，包括各种设备的对比分析、列车与地面、地面与地面、信号与通信之间的综合相关分析;第二部分是单个设备的故障分析，主要包括设备运行趋势分析、设备生命周期分析和不同类型设备的故障分析。

对于设备的信号逻辑故障分析，可以建立相应的专家库诊断系统，收集和整理标准化专家提供的专业知识和经验。知识库的建立和规划直接影响系统的智能化

诊断的准确性和系统的实时性，对系统故障的判断需要建立一个整体的包含设备运行多个唯独的系统库进行研究。在故障诊断过程中，为了提高诊断的效率，缩小需要排查的范围，可以从以下两个角度着手建立专家系统库：首先，根据设备性能和组成的差异选择与相关设备相关的知识，形成一个相对独立的知识体系;其次，根据系统的结构，将子系统的知识建立为单个模块，实现定向搜索，提高知识库搜索效率。第三，根据不同的数学模型，将知识划分为几个不同的模块，提高知识库的综合应用。第四，根据各专家划分的不同领域知识的划分，可分为故障知识、对象知识、信号处理知识等方面。由于铁路信号设备故障相关性，更直接的表达方式就是树状关联，根据设备的特点，不同特定的故障类型的设备树的形式加入专家知识库，通过这种形式可以减少冗余，容易判断故障类型和设备的范围[5]。

3.3 规范化和标准化

监控数据涉及范围包括设备运行的各个方面，每个系统和传感设备需要有一个系统的工作流程，这是智能化系统监测运行的基础，也是需要重点攻克的对象。到对各个设备数据的统一规范化命名，统一整理，也便于集成的数据分析，符合电力监测数据标准的应用要求和规范，为自动化数据采集和数据自动化关联提供基准。统一设备各部分后协议和数据规范，并根据系统设备运行的需要进行必要的模块扩充和修改。

3.4 合理分工

在运行过程中，应提高对列车运行有一定影响的设备的安全水平，划分安全责任范围。另外，系统中不同网络之间要进行必要的物理隔離[6]。

4结束语

总之，现代铁路信号系统铁路信号检测、集成、智能分析与决策能力起到很大的帮助，也改变了传统的铁路信号维护模式，使我国铁路信号不仅可以拥有先进的控制设备，也能够具有强大的智能维修网络，它具有非常重要的意义。当前智能化电气服务检测系统的开发和建设，应注重系统设计和综合分析的技术方面，确保铁路信号智能检测系统的发展。

参考文献

[1] 张勤福.浅析我国铁路信号系统智能监测技术的应用[J].山东工业技术，2017（20）：132.

[2] 赵玉林.中国铁路信号系统智能监测技术[J].科技经济导刊，2017 （22）：4-5.

[3] 姜永林，井永清，蔡春苗，等.中国铁路信号系统智能监测技术[J].工业b，2016（42）：39.

[4] 刘一阔.中国铁路信号系统智能监测技术[J].工程技术：引文版，2015（6）：73.

[5] 赵毅博.我国高速铁路信号智能监测系统技术探究[J].科技与企业，2015（6）：76.

[6] 冯燕媛.我国铁路信号系统智能监测技术[J].通讯世界，2013 （12）：51.