淺析鐵路信號系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)的應用

黃立民+馮嘉騰

摘 要：近年來，我國的鐵路事業(yè)發(fā)展迅速，建設規(guī)模不斷擴大，通過技術(shù)手段極大地提高了列車的運行速度，智能監(jiān)測技術(shù)在鐵路信號系統(tǒng)中得到了廣泛應用。鐵路信號系統(tǒng)通過應用智能監(jiān)測技術(shù)，能夠有效加強對列車運行狀況的實時監(jiān)測，提高鐵路信號系統(tǒng)的智能化水平，從而保證鐵路運行的安全性與可靠性。本文簡單分析了我國鐵路信號系統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并探討了其中的幾項關(guān)鍵技術(shù)及其在鐵路信號系統(tǒng)中的具體應用。

關(guān)鍵詞：鐵路；信號系統(tǒng)；智能監(jiān)測技術(shù)

中圖分類號： U284 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）28-141-2

0 引言

隨著科學技術(shù)的不斷進步，信息技術(shù)逐漸被廣泛應用到鐵路行業(yè)。鐵路信號系統(tǒng)作為鐵路現(xiàn)代化建設的重要組成部分，還存在一定的不足，加強鐵路信號系統(tǒng)的智能化探索具有十分重要的意義。智能監(jiān)測技術(shù)是鐵路信號系統(tǒng)朝著安全、可靠、網(wǎng)絡化及數(shù)字化方向發(fā)展的重要途徑，能夠有效確保行車安全、強化信號設備管理，提升鐵路信號監(jiān)測設備應用質(zhì)量。我國鐵路部門要結(jié)合鐵路運行實際狀況，充分利用智能化監(jiān)測技術(shù)以及控制設備建設現(xiàn)代化鐵路信號系統(tǒng)，對信號設備的運行狀態(tài)進行全面、科學的動態(tài)監(jiān)測和記錄，為鐵路部門掌握鐵路運行狀況及分析事故提供有效參考。

1 鐵路信號系統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀簡析

1.1 GSM—R通信監(jiān)測系統(tǒng)

GSM—R通信監(jiān)測系統(tǒng)主要包括通信接口監(jiān)測和GSM—R網(wǎng)管監(jiān)測兩個重要組成部分。通信接口監(jiān)測是對GSM—R網(wǎng)絡關(guān)鍵接口的實時監(jiān)測，其主要工作任務是對網(wǎng)絡接口信令和業(yè)務數(shù)據(jù)信息進行監(jiān)控和記錄，同時綜合分析和總結(jié)網(wǎng)絡異常事件，為GSM—R系統(tǒng)用戶提供在線歷史數(shù)據(jù)查詢和網(wǎng)絡狀態(tài)監(jiān)測服務；GSM—R網(wǎng)管主要具有重要的管理功能，涉及配置、報警、故障等多個方面，實時監(jiān)測和控制鐵路信號系統(tǒng)運行狀態(tài)，進而為列車的安全、穩(wěn)定運行提供可靠保障。

1.2 信號集中監(jiān)測系統(tǒng)

信號集中監(jiān)測的體系架構(gòu)特征為三級四層，能夠?qū)崿F(xiàn)信息存儲、狀態(tài)重現(xiàn)、監(jiān)測及報警等功能。信號集中監(jiān)測系統(tǒng)通過CAN總線實時聯(lián)系各個信號設備的開關(guān)量信息和電氣參數(shù)模擬量信息，這些信號設備包括電源屏、軌道電路、信號機、信號電纜等。此外，該系統(tǒng)還可以利用通信接口連接TCC、CBI、ZPW2000軌道電路等設備的維修機，從而獲取相關(guān)信息。監(jiān)測人員可以通過信號集中監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測現(xiàn)場設備工作狀態(tài)，并作出相應診斷，確保設備的穩(wěn)定運行。

1.3 列控監(jiān)測檢測子系統(tǒng)

列車監(jiān)測子系統(tǒng)是列車安全運輸?shù)闹匾Ｕ希軌驅(qū)崟r采集和處理不同程度的數(shù)據(jù)信息。將車載司法記錄器安裝在列車上，對列車相關(guān)運行安全數(shù)據(jù)進行記錄操作，例如列車司機動作狀態(tài)、輸入信息等。在RBC監(jiān)控室設置RBC維護終端，從而實現(xiàn)對RBC系統(tǒng)工作狀態(tài)以及CTC系統(tǒng)通信狀態(tài)的檢查。該系統(tǒng)應用危機連鎖電務終端診斷計算機連鎖系統(tǒng)故障，利用臨時限速服務器管理和維護TSRS故障。

2 鐵路信號系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)的應用概況

2.1 智能化監(jiān)測系統(tǒng)的基本構(gòu)架

在鐵路信號系統(tǒng)中應用智能監(jiān)測技術(shù)，從而形成智能化的監(jiān)測系統(tǒng)。依據(jù)鐵路運行的實際情況，智能化監(jiān)測系統(tǒng)的基本構(gòu)架可以分為車站、電務段、電務處三個層面，各部分的功能如下：對于車站層面，智能化監(jiān)測系統(tǒng)對其進行全方位、多角度的監(jiān)控，整合各種數(shù)據(jù)信息，同時傳遞給電務段；對于電務段層面，智能監(jiān)測系統(tǒng)將車站傳遞過來的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化，為電務段的操作提供依據(jù)，同時實現(xiàn)了智能化故障報警功能，并向電務處傳遞報警信息及分析數(shù)據(jù)；對于電務處層面，在獲得電務段傳遞數(shù)據(jù)的同時，對GSM—R、DMS等系統(tǒng)的檢測數(shù)據(jù)進行整理，將這些數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一到電務處數(shù)據(jù)庫，為其他相關(guān)工作提供參考，充分發(fā)揮智能監(jiān)測技術(shù)在信號設備維護方面的指導作用，推動智能化監(jiān)測系統(tǒng)綜合化、智能化、信息化發(fā)展進程。

2.2 建立智能化監(jiān)測模型

鐵路信號系統(tǒng)通過應用智能監(jiān)測技術(shù)，可以建立智能化監(jiān)測模型，具實現(xiàn)了以下幾種功能：第一，匯總各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，方便對此類數(shù)據(jù)的綜合全面分析，鐵路信號系統(tǒng)包含很多的設備，需要采用先進的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和通信傳輸技術(shù)對所有設備數(shù)據(jù)進行整合，工作人員通過比較分析這些數(shù)據(jù)，對設備運行狀態(tài)進行及時掌握，從而調(diào)整設備實現(xiàn)更加合理的應用；第二，建立信號數(shù)據(jù)綜合處理平臺，充分融合信號系統(tǒng)設備的監(jiān)測、現(xiàn)場數(shù)據(jù)，使得鐵路信號數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能化分析，對這些數(shù)據(jù)進行分類匯總，從而建立數(shù)據(jù)庫；第三，發(fā)揮歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的作用，電務段在對設備進行運行狀態(tài)分析與預測的時候，可以借助信號系統(tǒng)中監(jiān)測到的歷史數(shù)據(jù)以及設備的檢查和維修記錄提供有效參考，同時可以建立相應模型分析設備運行可靠性，實現(xiàn)對設備的狀態(tài)特征的全面掌控，為現(xiàn)場設備的智能化分析與狀態(tài)預測提供保障；第四，加強與調(diào)度控制中心的配合，通過智能化的監(jiān)測模型可以整理出各種故障事故數(shù)據(jù)、設備運行狀態(tài)信息，為調(diào)度控制中心制定運行方案、調(diào)整列車運營提供可靠依據(jù)，同時使得調(diào)度控制中心的應急處理能力提高，能夠針對各種運營問題進行有效的處理和監(jiān)督控制，實現(xiàn)對運行設備以及現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)控，并對設備報警信息進行閉環(huán)處理。

3 鐵路信號系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)的具體應用

3.1 建立監(jiān)測數(shù)據(jù)集

電務段需要進行智能監(jiān)測的數(shù)據(jù)種類繁多、數(shù)量龐大，主要涉及從地面設備到車載設備、從單元設備到系統(tǒng)的數(shù)字量、模擬量以及開關(guān)量。在應用智能監(jiān)測技術(shù)的過程中，要對共享數(shù)據(jù)以及存儲數(shù)據(jù)進行重點的監(jiān)測，一方面，深入分析發(fā)生信號故障的情況下所產(chǎn)生的相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過對比、關(guān)聯(lián)形成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集，為車—地綜合分析提供參考；另一方面，充分運用預警算法、趨勢分析、維護管理等方面的技術(shù)，建立事故預警、設備趨勢分析、鐵路生命周期管理所需要的數(shù)據(jù)集。通過建立科學、全面的共享監(jiān)測數(shù)據(jù)集，提高鐵路監(jiān)測維護的效率。

3.2 存儲與共享機制

在鐵路信號系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)中心最關(guān)鍵的功能就是數(shù)據(jù)共享，為各個車務段以及上級信號處理中心提供科學、完善的數(shù)據(jù)信息，并為車載監(jiān)測和地面監(jiān)測等系統(tǒng)提供全面的數(shù)據(jù)傳輸和分析服務。根據(jù)鐵路信號系統(tǒng)的經(jīng)濟性要求，結(jié)合檢測設備的布置情況和數(shù)據(jù)容災，經(jīng)過深入研究，制定鐵路段各個基站控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和分配策略，并通過透明化的共享機制，使得數(shù)據(jù)的利用情況更加的清晰化。此外，各個監(jiān)測子系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等方面存在不同，所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)一般具有半結(jié)構(gòu)化的特征，加強監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲和集成共享是智能監(jiān)測技術(shù)應用的關(guān)鍵。

3.3 智能化分析技術(shù)

智能化分析技術(shù)主要包括設備間的信號邏輯故障分析以及單項設備的專項故障分析，具體分析如下：第一，設備間的信號業(yè)務存在聯(lián)鎖關(guān)系，對其進行故障分析，主要采用對比分析和綜合關(guān)聯(lián)分析的方法，對鐵路信號專業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)專家的理論經(jīng)驗和知識技巧進行收集、整理，實現(xiàn)故障診斷專家系統(tǒng)的建立，從而提高推理和判斷工作效率；第二，對于單項設備的故障分析，設備的故障情況往往通過監(jiān)測信息進行反映，可以利用時頻分析、譜分析、自適應濾波、狀態(tài)估計等現(xiàn)代化的信號處理技術(shù)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對狀態(tài)趨勢進行預測，分析出故障的相關(guān)特征，從而進行故障檢測與診斷。

3.4 規(guī)范化和標準化操作

鐵路信號系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)范圍較廣，對其進行規(guī)范化、標準化管理具有十分重要的作用。其中，最基本的工作就是對電務設備和數(shù)據(jù)進行規(guī)范化命名。建立數(shù)據(jù)中心處理平臺的前提工作就是對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行綜合整理，制定科學、完善的玷污監(jiān)測數(shù)據(jù)規(guī)范和標準，以滿足鐵路信號系統(tǒng)的應用要求，進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集和關(guān)聯(lián)、模型的自動同步等。

4 結(jié)束語

總而言之，鐵路信號系統(tǒng)是鐵路建設的重要組成部分，在科學技術(shù)不斷進步的背景下，我國的鐵路信號系統(tǒng)在技術(shù)和設備方面也在不斷的進行完善，從傳統(tǒng)單一的特點轉(zhuǎn)變成系統(tǒng)化、綜合化的優(yōu)勢，應用智能監(jiān)測技術(shù)，建立鐵路信號智能化監(jiān)測系統(tǒng)，從而保障鐵路列車運行的安全性、穩(wěn)定性，促進鐵路事業(yè)的快速發(fā)展。

參 考 文 獻

[1] 劉大為，郭進，王小敏，陳建譯，楊揚.中國鐵路信號系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)[J].西南交通大學學報，2014，05：904-912.

[2] 蔡永寨.淺析我國鐵路信號系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)的應用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016，07：152.

[3] 趙毅博.我國高速鐵路信號智能監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)探究[J].科技與企業(yè)，2015，06：76.

[4] 郭亞龍.我國鐵路信號系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)[J].通訊世界，2015，11：49-50.

[5] 陳鵬.關(guān)于信號微機監(jiān)測技術(shù)在鐵路信號系統(tǒng)應用的研討[J].中國科技投資，2013，26：71.