浅谈地铁信号联锁设备的故障诊断高潜秋

浅谈地铁信号联锁设备的故障诊断高潜秋

高潜秋

高潜秋

成都地铁运营有限公司四川成都610051

摘要：铁道信号联锁设备的故障诊断分析是提高铁路运输系统安全性的重要保障手段。在未来的诊断技术研究中，还必须加强对各种新型诊断技术和方法的研究，相关诊断理论与实践的结合促使故障诊断领域取得长足发展。本文阐述了地铁信号联锁系统的相关概念和对信号联锁设备故障诊断的技术以及应用，最后根据目前联锁设备的发展提出发展中存在的问题和未来的发展趋势，对城市轨道交通信号联锁设备的发展起到一定借鉴作用。

关键词：地铁信号系统；联锁设备；故障

铁路信号联锁设备的故障诊断分析是保障铁路运输安全的一项重大课题在列车的实际运行环境中，造成铁路联锁设备故障的原因是多种多样的，比如恶劣环境下设备的失修、设备本身的质量问题引起的故障以及设备维修过程中人为因素造成的设备损坏等，及时准确、快速排出相关故障一直以来都是铁路维修工作者面前的一道难题。

1、地铁信号设备故障的诊断

传统的故障诊断方法是依靠技术人员对设备故障机理的把握程度和经验，进行分析、判断和故障处理。主要方法有逻辑推理法、优选法、比较法、断线法、校核法、试验分析法、检查法、调研法、逐项排除法、仪表测试法等。解析模型法，它建立诊断对象精确数学模型的基础上，运用数理统计、解析函数等数学方法，对被测信息进行处理诊断。但在实际诊断中，经常难以构成被诊断对象的精确数学模型，加上大型复杂设备的非线性特征，限制了解析模型诊断法的使用效果和范围。人工智能故障诊断法，是利用、模糊逻辑、专家系统等进行诊断以及与其他传统技术相融合的诊断技术，构成以诊断对象进行状态识别、故障辨识和状态预测的故障智能诊断系统。这种诊断方法有：模糊逻辑故障诊断法和监测系统故障诊断法等。随着电子技术计算机技术及信息技术的发展，智能故障诊断技术广泛应用在地铁信号设备，为故障分析和诊断提供了现代化辅助决策工具。为提高故障预防和状态维修的水平发挥了重要作用。

2、故障诊断技术的应用

2.1地铁联锁系统的优点及特点

地铁联锁系统通过微处理器或计算机这些主要技术配合相关设备实现联锁功能。以天津地铁2、3号线的EBILOCK系统为例，联锁系统遵循故障――安全原则，确保次级列车检测设备、转辙机、信号机以及进路之间的相互制约关系，保证列车运行的安全。联锁硬件以联锁服务器为整个系统核心，为保证系统的高可靠和高安全性，采用2乘2取2的冗余结构，同时在联锁和其他系统之间配置冗余的通信通道，实现主备之间的无缝切换。同时，其诊断设施系统中的所有模块都带有诊断功能，该功能可自动执行或通过维护人员调用。

2.2故障诊断系统

故障诊断系统主要是由知识库、数据库、推理机、解释机构、知识获取机构和用户界面组成。推理机根据知识库中的知识，动态数据库中的实时数据进行推理，得出系统中是否发生故障，发生什么故障，然后对故障诊断结果进行评价和决策，故障排除后，再重复上述过程。专家系统有成熟体系结构，是目前应用最多的设备故障诊断系统。故障诊断技术的目的是为了提高系统的可靠性和安全性。典型应用就是容错计算机联锁控制系统，容错计算机联锁系统就是采用容错计算机软、硬件冗余技术，来提高联锁系统的可靠性。比如说国内开发的由TRICON容错控制器构成的容错联锁主机，就是其代表系统之一。此外，实际应用中还存在其他几种故障诊断系统，比如计算机联锁系统故障报警、ATS系统故障报警、信号维护终端等等，既可对设备故障进行诊断与报警，又可扩大地面行车人员对列车的监督与控制范围。

3、故障诊断技术

3.1故障树分析法

对造成地铁信号联锁设备系统故障的诸多原因进行分析，并对系统特定事件与其各个子系统或各个部件故障事件之间的逻辑关系，用树枝状逐级细化即故障树的方法进行表示，称为FTA（故障树分析）法。通过对地铁信号联锁设备系统故障原因发生的概率和各种可能的组合方式进行确定，从而为故障分析和诊断提供辅助决策工具。故障诊断系统主要是由以下几个方面组成的：数据库、解释机构、知识库、用户界面和知识获取机构。用来存放有关领域问题的数据和推理过程中得到的各种中间状态及目标功能的是数据库；通过回答用户提出的问题，使系统用户对推理过程更透明，是解释机构的主要作用；知识库是用来存放求解问题的专家系统的知识存储器；用户界面的主要作用是交换系统和外界之间的信息与通信；知识获取机构通过把知识输入到知识库中，建立性能良好的知识库来达到功能的实现。为了查出系统是否发生故障以及故障发生部位，需要利用知识库所存储的知识，并用推理机对实时数据推理分析，然后评价和决策故障诊断结果，排除故障后，继续重复以上过程。由于具有成熟的系统结构，该系统是目前应用最多的设备故障诊断系统。

3.2地铁信号联锁设备诊断技术

信号联锁系统与设备在不断发展中，虽然众多联锁系统具有各种技术优势，但在系统运行过程中，故障仍时有发生，且由于故障诊断技术不完善，经常导致故障发生的不可预知或故障发生后的原因难以查明。因此，对联锁系统故障诊断技术的研究仍需不断的深入和改进。人为操作故障、产品质量故障以及设备失修故障等问题都有可能导致地铁信号设备出现故障，从地铁信号设备故障处理技术发展的角度出发，主要阐述下列4类地铁信号联锁设备故障的诊断方法：依据设备故障机理，信号设备维修人员根据经验分析、判断现场，并对故障进行处理的传统故障诊断技术；通过利用信号模型对可测信号进行分析，从而检测出故障的信号处理法，这种方法虽然简单但是容易出现错判和漏判故障

3.3对联锁安全信息快速反映机制进行建立

对联锁安全问题库进行建立。对于通过检查诊断发现的问题，应统一进行档案库的监理，通过分类管理的方式，定期更新，使得各类隐患及问题得到及时处理。通过电务试验车轨检车检测、机电联劳以及用户回访等方式，跟踪验证问题的处理过程，实施闭环处理。对联锁安全信息诊断评估制度进行完善，对段车间2级固定设备以及移动设备的安全运行信息诊断评估网络进行建立，将评估标准得到明确，将联锁安全信息资源的科学合理利用进行实现，将对安全生产进行指导的有效依据得以形成，使得联锁图纸档案管理得到强化，实现标识化、信息化的效果。对5项管理要求进行制定并落实：每个车站都应有相同的局部设备存在，若存在多套不同土质，应结合成完整的图纸类型；要求工区、电务段以及车间存在的统一车站的图纸都应完全相同；室外箱盒内的图纸应和车站整套图纸中的局部设备图纸处于完全统一的状态；所有图纸都应和实物配线达到一致；避免整套图纸中存在缺图页、缺边角、不清晰的现象。

4、结束语

城市轨道交通在经济发展和人民的生活中起着越来越重要的作用，起行车指挥的信号系统也呈现出升级更新越来越快的特点，因此城市轨道交通信号联锁设备故障诊断分析也需要不断的进步和及时的创新，这样不仅能使城市轨道交通行驶更加快捷高效，而且使运营安全更有保障。

参考文献：

[1]张大威.铁路信号故障诊断专家系统[J].铁道通信信号，2012

[2]舒刚.智能方法在车站信号故障诊断中的应用[D].北京交通大学，2013