地铁信号联锁设备故障诊断技术探究

周江

中铁十一局集团电务工程有限公司 湖北 武汉 430074

引言

地铁信号联锁系统是地铁安全系统子系统中最为重要的，因此，为了进一步加强联锁设备系统的可靠性，采用高效可行的检测技术，实时观测地铁信号联锁的工作状态，分析诊断存在的问题并反馈给相关单位是提高其诊断技术最重要的环节。

1 iLOCK系统的特点特性

智能安全性计算机联锁系统简称iLOCK系统，是地铁信号连锁联锁设备的主要分系统，此系统是以“2取2”为基础架构的衍生系统，在基础架构上添加具有自主性的“故障—安全”等新的衍生诊断技术，并且充分运用了NISAL专项知识结构，进一步完善了iLOCK系统，提高其安全可靠性。

iLOCK系统的整合包含了很多技术设计，其设备故障检测运用了“反应故障、组合故障和固有故障”等多种安全诊断设计，因此，多种技术的整合应用，让ILOCK的设备故障检测率达到百分之八十以上。逻辑运行上采用NLSALI技术，独立分支与整个系统，在传统逻辑“2取2”之上，提供更多安全空间。在框架架构上，采用冗和互利的原理，双ups、双网、ips等多种模块的冗和结构，因此当其中某模块因故障导致ILOCK系统不能正常运行时，其他模块会立即检测其故障并进行重组重启，大大提高了诊断系统的稳定可靠性。

2 多种地铁信号连锁设备诊断技术的优缺点

地铁信号连锁设备诊断虽有着ILOCK系统的加持，拥有着先进的智能信息技术，但是因人为操作失误、产品质量未达标以及设备年久失修等因素而导致的故障，需要从诊断技术方面出发，探索出新的地铁信号联锁设备故障的诊断方法。

依据之前经验，可大致划分为四大类方法：①找到设备故障原理，通过相关检修人员的现场勘查、实质分析，做出相应举措来解决故障问题的传统人工处理方法；②通过分析可测信号的异常，来判断设备的故障的信号分析法；③建立数学模型，通过现场模拟并依靠信息科技分析，找出问题所在的数学模型法；④在先进计算机技术的加持下，利用遗传算法、专家系统、模糊逻辑和神经网络进行分析故障的智能分析法。

第一、二种方法虽方法简单，工作量小但难免会因负责人员检修纰漏和错误操作，导致问题得不到实质上的解决。第三种方案因不适合用于具有非典型特征的设备故障，所适用到的工程范围量极小，加之建立数学模型需要消耗极大的人力物力，在实际情况中，数学建立的方法少之又少。第四种智能分析法，是与时代发展相结合的高级算法产物，其所用到的知识架构能很好地囊括人为思想和计算机技术，是当下最具有前景的诊断方法，实际检测中，极大地提高了信号系统设备故障的诊断率，增强了对地铁信号联锁设备故障诊断技术的可靠性。

3 地铁信号连锁设备所存在的问题

虽现有的设备诊断方法很多，大大提高了故障诊断率，但是实际应用过程中还是有不少的问题未能及时解决，这就导致地铁信号联锁设备的可靠安全性一直未能达到实质上的重大突破，这并不是逻辑观念上简单的“和”“非”，具体问题如下：①设备故障诊断系统技术虽有着超高的工作能力，但是其适应性小，所用到的范围也极小，计算机检测系统在与联锁设备系统的结合中，不能进行一些信息上的共享，致使不能实时进行优势互补和在线诊断互查；②计算机各区域模块不能达到很好的整合，知识涉及区域有盲区，神经网络和模糊逻辑的协调不合理，对部分不确定情况做不出及时的汇报和处理；③部分专业人员对计算机智能检测技术过于依赖，缺少专业知识素养，对于一些突发情况缺少相关的辨识和解决能力。而正是这种不确定问题导致的故障对地铁信号设备连锁系统的正常运行影响最大。

4 地铁信号连锁设备的完善和发展

结构图的处理应用。结构图可以把设备的参数和架构清晰地呈现在图纸上。以前没有计算机的帮助，传统图纸的应用一直是相关专业人员维修地铁信号联锁设备故障的主要手段，极大地提高了分析效率，让解决方法在一定程度上实现了固定化和程序化，节省了大量时间，之后在计算机的帮助下，能够建立明视可见的3D结构图，让整个系统模块展现出来，并且能够模拟设备故障问题，能够更快地找到故障原因，提高了地铁信号联锁设备故障诊断技术的可靠安全性。

树状分析法的结构应用。造成设备系统故障的原因有很多，可能是因某一模块引起的连锁效应，也可能是因所种模块故障环环相扣导致的系统瘫痪，针对此上的几种情况，需要有一个完善的树状分析系统来进行诊断，简称FTA（故障树分析）法。对导致地铁信号连锁设备故障原因进行大数据分析，计算出各种概率以及它们之间的组合方式，从而对链条反应进行实质上的分析，辅佐相关专业人员快速诊断并进行解决。

建立专家诊断系统。专家诊断系统由多个区域模块组成，包括数据库、解释机构、知识库和用户界面问答系统。其数据库模块用来储存相关领域数据并进行分类整合；解释机构是用来回答用户相关专业知识，让用户清楚透明的来了解系统的运作方式和工作原理；知识库是用来存放某些不确定情况问题，呈现给相关工作人员或专家，让其解决问题；用户界面是来连接系统和外界信息的通道，保持系统开放性和包容性。此诊断系统的建立，实现了“诊断故障—提出问题—呈现问题—解决问题—公开透明”的区块模式。对实时数据进行分析处理，并通过大数据人工智能分析学习，使得此系统更加智能化，处理能力更大的得到提高。因其成熟的框架结构，此专家系统诊断系统是目前应用范围最广的系统。

5 未来技术发展趋势

对地铁信号联锁设备故障的分析，不是简简单单的方法处理，需要其安全性和可靠性达到理想状态，现如今有很多新概念新核心思想，但只是理论上的可行性，由于地铁信号联锁设备系统的复杂性和不稳定性，所提出的新概念思想不够成熟，若强行纳入到诊断系统中，会给相关人员提供错误信号，大大降低系统的准确率，并耽误地铁的正常运行。但也不乏一些值得人们思考探究的方案设计，例如故障诊断技术的整合技术、模拟机内故障检测（BIT）技术、人工智能检测（模糊逻辑）检测技术、远程系统故障分析维修与控制容错技术等多种新概念技术。其中故障诊断技术的整合技术能充分利用电子神经网络和模糊逻辑技术，对一些不确定和专家系统知识空缺的情况进行智能分析，打到模糊诊断的标准：BIT技术，根据其原理大致可分为两种，传统技术和智能技术。为提高BIT模拟检测技术的判断正确率并减少人力物力资源的整合利用，其智能技术在整合、规划、诊断、决策等阶段，采用理论和智能结合来实现；传统技术包含模拟电子技术、BIT传统架构技术和数字电路技术等多个方面；人工智能检测（模糊逻辑）检测技术，其本质上是以VXI总线的“虚拟仪器”技术、信号分析技术、传感器技术、大数据分析技术等为基础结构框架系统检测技术。为达到实时检测地铁信号联锁设备各个区域模块整合、提高诊断正确率以及减少人为操作失误而导致的不确定性的目标，可视化、信息化、智能化是贯穿智能检测技术的“主线”。 就目前来看，这几种技术虽在实际应用中取得一定的功效，但从长远来看，其可靠安全性还要有一定的考究，当其能充分融入地铁信号设备检测系统并提高其诊断率时，才能完全应用。

6 结束语

伴随着地铁运输量的加大，行程速度的提升以及其普及范围的扩大，对地铁信号联锁设备诊断技术的可靠性和安全性也会更高[3]。因此，需要相关专业人员具备更高的专业知识素养和实践经验，来对诊断技术进行更深层次的探究。由于地铁系统本身具有的特性，严重依赖于信号连锁设备，对地铁信号连锁设备诊断系统的诊断正确率、可靠安全性以及实时检测性要求也极为苛刻，必须要求其精准度和诊断判断率达到国家规定安全标准，设计出合理可行的方案才能正常投入使用，对于那种模棱两可，偷工减料以及不能做到实时检测的技术系统，若将不成熟系统投入使用是对公众生命的不负责，严重威胁人们生命财产安全。目前智能时代的到来，虽在地铁信号联锁设备检测上节省了大量人力物力资源，但还不具备独立完全性的诊断检测性，又因地铁所处环境以及其自身系统本就极其复杂，不断完善创新，提高系统容错率，来应对多种不确定因素以及突发情况，始终将生命财产安全放在第一位，才是提高地铁信号联锁设备故障诊断率的万全之策。