浅谈关联规则下铁路信号设备故障诊断方法

浅谈关联规则下铁路信号设备故障诊断方法

王福特

哈尔滨铁路局  黑龙江哈尔滨  150010

摘要：铁路系统随着交通行业和人们出行需要不断的发展，迎来了巨大的改革，人们对于铁路系统能否安全运行提出了更高的要求。其中在铁路建设中能否保证列车运行的重要基础设施就是信号系统的建设，其可靠性的高低和列车运行安全和运输质量的高低是成正比的。本文介绍了铁路信号设备常见故障类型，分析了铁路信号设备故障的因素，并对关联规则下铁路信号设备故障诊断方法进行了探索。

关键词：关联规则；铁路信号设备；故障诊断方法

引言：在现今综合运输体系中铁路一直占据中举足轻重的地位，是我国最重要的基础设施，也是人们在出行时选择最多的交通方式，它有效的促进着我国经济的提升和社会的发展。最近几年来，随着列车次数逐渐的增多，速度也越来越快，这就要求铁路部门要严格的把控铁路运输的安全性。而铁路信号设备在保障列车运行安全和效率方面至关重要，因此最关键的就是保证铁路信号设备正常的工作。

一、铁路信号设备常见故障类型

铁路信号系统是非常复杂的信号系统，它是由大量的、不同种类的电气设备构成的。因此它的故障类型也是多种多样、模糊的、复杂的、随机的，由于发生故障是突发的、复杂的，同时处理故障也要求能够及时的、准确的分析出故障点并给出故障处理方案。信号故障类型按性质来分的话分为机械和电路信号设备故障两种。

二、铁路信号设备故障因素分析

1.设备系统可靠性

铁路运输设备系统对其安全性和可靠性都有着严格的要求，尤其是铁路信号设备故障导向安全的基本原则，因为它直接的关系到人们的生命和经济的安全。所以在研发、生产、验收、使用铁路信号产品时必须经过层层的把控。信号系统的可靠性不仅仅只是信号系统的研发和生产，还包括后期的使用和维护，渗透到整个使用周期的各个环节。所以在制定信号系统运行标准时应该综合考虑各个方面，包括其稳定性、安全性、维护周期等等。

2.电气化条件对信号系统的影响

电气化铁路牵引供电系统属于强电系统，它的特征是电压高、牵引电流大等，电力机车在牵引过程中设备的整流和互换会产生大量谐波，而信号设备属于弱电系统，当它和这些设备一块使用时，如果牵引回流不畅通的话，会受到很强的干扰，并且在受到干扰时不同信号设备所表现出来的反应也不一样，所以相对的应对措施也就有所差别。

3.电缆电源对信号系统的影响

铁路信号系统通常采用的是双电源供电网络供电，因为它属于一级负荷。信号电源供电时通常使用自闭电力线路和贯通电力线路两路电源。它们互相补充，出现问题时可以及时转换，保障了供电的可靠性。

4.外部因素对信号系统的影响

铁路线路的周边环境很复杂并且线路跨度很长。为了保障列车的平稳安全运行，要及时的检测外界的环境，特别是对强自然灾害和异物侵线这类对运输行车容易造成影响的环境的信号监测系统。因此信号系统检测设备非常的复杂而且设备所处的环境条件也非常的恶劣。这就严重的影响了信号系统维护人员的工作效率和工作质量。外部因素对信号系统的影响很大，所以在对于条件复杂、环境恶劣的地区选取信号设备时一定要选取可靠的、先进的、性价比高的并且还应该具备一定容错能力的信号系统。

三、关联规则下铁路信号设备故障诊断方法

关联规则是形如X到Y的蕴涵式，其中，X是关联规则中的先导而Y则是后继。关联规则反映一个事物与其他事物之间的相互依存性和关联性,如果两个或者多个事物之间存在一定的关联关系 ,其中一个事物就能够通过其他事物预测到。在关联规则下如何对铁路信号设备故障进行诊断，可以采取以下几种方法:

1.信号处理法

信号处理法就是在查找故障分析可测信号检查结果中的特征值时利用数学函数，达到对故障的诊断和处理的目的。信号处理法比传统的故障诊断方法效率会更高，操作更简单，因此这种方法广泛的应用于对铁路信号设备故障的诊断。但是信号处理法也有不完善的地方，它的检测结果会受到外界信号干扰的影响并且无法检测诊断出全部的故障问题，过分的依赖信号的检测和处理，会影响故障分析的准确性和时效性，所以还应该对其进一步完善，拓宽其应用范围。

2.解析模型法

铁路系统的输入和输出在铁路信号设备发生故障时，会发生变动，针对这一特征我们在分析时可以使用数学模型，更加直观的了解故障方位、故障类型找出解决的办法。解析模型法包含数理统计和解析函数等原理，在诊断故障时利用对应的数学方法创建数学模型，确定故障的原因和位置，比上述的信号处理法更具有实效性。解析模型法不仅可以诊断故障处理故障，还能够预测故障，工作人员可以通过它提前做好应对的措施。数学理论、数学思想的运用最大程度的保障了在故障诊断过程中逻辑的严密性，对于问题的诊断和解决能够更加的及时有效。当然，解析模型法对于技术人员的自身素养和专业能力也是要求非常高的。

3.人工智能诊断法

随着人工智能技术的迅速发展，其越来越普遍的应用于铁路信号设备故障诊断中,人工智能诊断法包括微机监测系统分析、智能机器人、故障智能诊断系统三类：

3.1微机监测系统分析

为了提高铁路信号设备的质量和可靠性，有效的利用微机信号集中监测系统非常重要，它是室内外设备故障诊断预警及报警的重要保障，它不仅可以全面的对室内外的故障原因进行分析，并且还能利用最近的信号数据变化和曲线变化把正常情况和故障情况进行对比，根据相关的判断信息，进行处理，及时并有效的解决故障。这种方法的优势就在于可以在故障未发生前对信号数据变化进行分析和预测，在故障没有发生时就已经将其扼杀，避免各种原因给铁路系统带来的影响，使其可以正常的运行。

3.2智能机器人

智能机器人集合了计算机硬件、计算机软件、远程控制、磁(光)感应、机械设计与制造、遥感与传感、运动力学、人工智能等学科与技术，是智慧的产物。智能机器人在铁路信号设备故障诊断中的应用越来越广泛, 有效的解决了对铁路信号设备的巡检和故障诊断等问题，大大的提升了工作的质量。利用智能机器人开展信号设备的故障诊断，要根据信号设备的具体情况，重视信号设备数据的收集与整理，构建并不断充实用于故障诊断的数据库，借助计算机技术的延伸和发展，保证智能机器人正常的运行，实现人工与人工智能的交互融合。

3.3故障智能诊断系统

在现今对铁路信号设备故障诊断的方法中，故障智能诊断系统得到了较为广泛的应用，多类型多方法的故障诊断软件使得信号设备的故障诊断得到了有效的保障，利用故障报警系统、蜂鸣报警等，可以使信号设备完全的处于故障智能诊断系统的监测下，依靠这类系统当中的相应预警报警信息做好相关故障的查找以及操作，利用显示屏来有效的呈现出来。做好判断故障的工作，在这样的基础上，技术人员运用有效的处理故障的方法，在良好的环境中顺利解决故障。

结束语：铁路是否能安全有效的运行的关键就在于铁路信号设备运行是不是正常的、稳定的，由于其涉及到多种多样的设备，且发生故障的原因非常复杂，具有模糊性、突发性、偶然性等特点，所以在进行故障诊断时要利用更加先进的诊断方法。同时，也要求铁路信号系统技术人员要具有良好的自身素养和专业技能，才能在发生故障时第一时间找出原因并制定解决措施，为铁路的安全运行提供保障。

参考文献：

[1]张丽娜. 铁路信号设备故障诊断方法研究[J]. 设备管理与维修,2022,(18):104-105.

[2]张振海,张湘婷. 基于关联规则的铁路信号设备故障诊断方法[J]. 铁道标准设计,2022,66(04):175-181.

[3]张湘婷. 基于关联规则的铁路信号设备故障诊断方法研究[D].兰州交通大学,2021.