鐵路信號設備故障檢修決策支持系統實現分析

馬建文

摘? 要：鐵路是我國重要的交通運輸命脈，隨著我國社會生產水平的不斷提升，人們對于交通運輸的要求也不斷增長，為了滿足人們日常生活生產的交通運輸需求，就應該不斷強化信號設備檢修質量，提升鐵路高效運輸作業效率，促進我國鐵路工作科學運行。文章將從鐵路信號設備故障檢修決策支持系統整體構架層次，對該系統實現框架進行分析，并提出系統設計方案，通過實例分析驗證手段，確保鐵路信號設備故障檢修決策支持系統的高效性與便捷性。

關鍵詞：鐵路;信號設備故障;檢修決策支持系統

中圖分類號：TP182? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）03-0084-03

Abstract： Railway is an important lifeline of transportation in our country. with the continuous improvement of the level of social production in our country， people's demand for transportation is also increasing. In order to meet the transportation needs of people's daily life and production， we should constantly strengthen the maintenance quality of signal equipment， improve the efficiency of railway transportation operation， and promote the scientific operation of railway work in our country. This paper will analyze the implementation framework of the railway signal equipment fault maintenance decision support system from the overall framework level， and put forward the system design scheme， through the example analysis and verification means to ensure the high efficiency and convenience of the railway signal equipment fault maintenance decision support system.

Keywords： railway; signal equipment failure; maintenance decision support system

鐵路信號是保障鐵路安全的重要組成部門，科學高效的鐵路信號檢修工作是鐵路檢修工作的基礎。傳統的鐵路信號設備故障檢修都是利用人工手段開展檢修的，受到檢修人員專業素養、工作經驗等主管影響，往往很難對復雜的鐵路信號設備系統進行故障明確，在一定程度上很難滿足鐵路信號設備故障檢修工作需求。因為隨著社會發展和鐵路交通組織的發展，導致鐵路信號系統日漸復雜，其復雜性遠遠超出了人工故障檢修的范圍。在信息技術、科技技術不斷發展的當下，社會各個層次都積極開展了信息化發展，鐵路信號設備故障檢修工作也乘著信息化的東風，積極進行了信息化系統革新。本文將針對鐵路信號設備故障檢修決策支持系統實現進行詳細分析研究。

1 系統總體構架分析

在開展鐵路信號設備故障檢修決策支持系統構建的過程中，需要嚴格按照《信號極差數據管理系統及信號綜合維護管理系統》等規范文件要求進行設計，并應該實現以下幾個功能。

（1）可以自動獲取并收集新的數據信息，并結合數據需求轉換格式。

（2）若鐵路信號設備故障出現3個小時以上、并未得到處理，及時開展警示警報。

（3）對未處理的故障進行排序，并且以故障的嚴重為基礎進行高低排序。

（4）結合工區實際情況，針對常見設備問題提供檢修流程、檢修方案。

（5）對各類數據信息進行區別化存儲，構建出區別化的知識庫、數據庫。

（6）實現人機交互，通過人機交互系統方便工作人員操作。

（7）為檢修人員提供檢修方案之后，并及時將檢修方案發放給單位部門，安排檢修任務。

（8）系統需要具備故障查詢、故障統計、日志管理等諸多功能。

在實際開其系統構架時，其系統設計框架為圖1所示。結合圖2來看，信號設備檢修決策支持系統架構當中主要利用三層結構分布，并且采用瀏覽器、WEB服務器、數據庫服務器技術進行三層分布。在B/S結構的支撐下，將應用程序數據以及相關部件放在服務器當中，通過統一的客戶端，使用WEB服務器瀏覽器對系統進行操作，在此基礎上無需安裝額外的軟件。在B/S結構支撐之下，能夠方便實現客戶端增加，實現遠程協作[1]。在遠程專家診斷故障之后，便可以將診斷信息存到數據庫當中，為日后的診斷提供基礎數據保障。系統維護功能實現之后，用戶們可以通過客戶端瀏覽器的形式，獲取檢修流程與檢修結果，及時接受系統發布的消息，并有針對性的對生成檢修工單、派發工單。

針對鐵路信號設備故障決策支持系統來說，主要分成三個邏輯內容，分別是“未處理故障排序、應用專家系統提供故障檢修方案、工單管理下發任務”。系統數據處理邏輯主要分為三個部分，分別為“靜態資源數據庫、系統運行綜合數據庫、專家系統數據庫”。

圖2 鐵路信號設備故障決策支持系統業務邏輯

2 系統設計方案

2.1 故障診斷專家系統設計

在鐵路信號設備故障檢修決策支持系統當中，故障診斷專家系統是核心內容。在實際開展設計的過程中，針對未處理故障按照嚴重性開展排序之后，便可針對某條故障進行診斷與處理。針對故障診斷工作來說，是通過專家系統來實現的，針對本系統當中的故障診斷專家系統的運作流程為圖3所示。

在實際開展診斷的過程中，對上述診斷流程進行詳細分析。在專家系統故障診斷中，將故障現象進行明確的對比，并且搜索是否存在匹配記錄。若該故障在數據庫當中有特征記錄的話，那么便可以從數據庫當中抽取相關故障特征，并且添加到“激活規則”列表當中。工作人員可以選擇一條激活規則，并且將其逐條進行對比，在對比故障特點的基礎上，獲取故障更多信息[2]。如果某條規則前提位置，那么應該對用戶進行提問，來獲取更多的故障信息。若改規則全面提前已知的情況下，可以執行該條規則，并且將檢修結果放到綜合數據庫當中。查看激活列表當中是否還存在其他規則，若激活規則全部對比之后，便計算各條規則匹配程度。輸出匹配程度最高的規則，并給予最后的檢修方案。若使用故障并未得到相應的匹配記錄，那么便輸出“無相關的檢修經驗”，則診斷技術。

2.2 故障診斷專家系統知識庫設計

在實際開展故障診斷專家系統知識庫設計的過程中，主要分成兩個內容，分別是知識庫建設、知識庫維護，其設計結構如圖4所示。

針對知識庫建設來說，主要分成三個環節，分別是故障特征庫、診斷結果庫、規則庫。針對故障特征庫來說，其主要目的便是來存儲信號設備各類故障以及故障所出現的特點。針對診斷結果庫來說，便是用來存儲故障檢修方案，針對規則庫來說，便是用來構建起故障庫與診斷庫兩者之間的關系。針對知識庫建設三個環節的關系如圖5所示。

客觀來說，故障特征、規則、診斷之間并未呈現出一一對應的關系，一條故障特征往往會有多條故障匹配，并且有多個聯合診斷結果。在知識庫結構設計當中所使用的規則機理是推理機制，推理機制也是知識庫結構設計當中重要的協調因素。一般情況下，信號設備故障診斷專家系統的故障一般分為七個類型，分別為“道岔故障、電源屏故障、軌道電路故障、控制臺設備故障、信號機故障、移動自閉設備故障、移頻接收設備故障”這幾類故障，將此類故障知識合理的進行組織與整合，為信號設備故障診斷專家系統來提供高效服務。在故障知識組織過程中，所使用的手段是利用故障樹的手段進行表達，將諸多故障知識開展合理整合，切實為信號設備診斷專家系統提供高效服務。

針對知識庫維工作來說，是故障診斷專家系統當中非常重要的一個環節，其流程為圖6所示。主要是對故障診斷專家系統知識沖突檢查，并且通過整個知識庫當中的相關知識進行對照。若要修改設備特征、設備故障特征知識時，需要訪問規則庫，并且找出前提條件或者結論當中包含的設備故障特征規則[3]。在專業管理員參與設置之下，對設備故障特征知識的影響與規則進行改動。而規則的改動，需要考慮到規則之間的沖突問題，比如相同故障現象由多種原因導致，并且構建出相同前提而不同前提條件，總結出多條新的規則。若想要增加一條這種前提條件的規則，那么系統會提示規則之間所出現的沖突，并且提示管理員輸入正確、可信度高的規則。

圖6 故障診斷專家系統維護流程

3 系統應用實例

在實際使用鐵路信號設備故障檢修決策支持系統的過程中，首先應該打開未處理故障列表，選擇一個未處理的故障，并且選中系統自動調用專家系統故障診斷模塊。

故障：道岔無法轉換。

針對此條故障進行激活，這時候會出現：“IF（道岔無法轉換）Then（出現道岔故障）。”因為道岔無法轉換、道岔轉換不到底所出現的道岔故障，出現此種問題之后，可以激活完全不同方向的多條規則，所以鐵路信號設備故障檢修決策系統，還需要更多的故障信息，才能夠有針對性的針對故障出現的原因進行分析。在實際應用鐵路信號設備故障檢修決策支持系統時，會出現提問界面，如圖7所示，Rule a系統會提問“道岔是否能夠完全轉換？”那么操作人員便可以結合實際情況進行選擇。

圖7 故障診斷專家系統提問界面

這樣系統便可以通過頁面左邊的故障樹列表，選擇道岔是否可以完全轉換，若能完全轉關則轉換，那么則進入到Fact1;若不能完全轉關則轉換，那么則進入到Fact2。當用戶提交選擇以后，那么系統自動執行選擇Rule b。這時候會出現：“IF（道岔轉換不到底）Then（道岔轉換過程受阻）。”由Rule b的結論可以得知道岔設備并未完全出現故障，而是道岔轉換過程當中受到了阻礙。在岔道轉換過程中受到阻礙時，那么系統便會執行選擇Rule c，這時候會出現：“IF（道岔轉換過程受阻AND電源電壓正常）Then（分線盤電路狀態良好）。”Rule d，IF（道岔轉換過程受阻AND電源無電壓顯示）Then（繼電器故障）。在得出故障信息之后，那么便可以安排檢修人員開展針對性的檢修。用戶從專家系統得到檢修方案后，通過選擇“下發工單”按鈕，就可以觸發啟動工單管理模塊，通過工單生成、工單派發、工單回籠、工單歸檔等4個部分，確保檢修工作順利開展。切實通過鐵路信號設備故障檢修決策系統的手段，通過不斷豐富與收集故障信息的手段，借助故障樹的形式，充分對故障的現象進行分析，并得出故障問題，為檢修人員工作帶來了便捷。

4 結束語

總而言之，鐵路信號設備故障檢修診斷專家系統，作為一種具備信息化、科學化的計算機系統，能夠有效展現其優勢，為鐵路事業帶來福音。利用微機監測系統手段，構建出鐵路信號設備故障檢修專家系統，及時發現鐵路信號設備存在的故障和問題。在檢修專家系統的指引之下，設備檢修工作人員能夠及時判斷故障、對故障進行定位，并有效提出故障解決措施，為檢修工作人員提供檢修策略。鐵路信號設備故障檢修專業系統可以在最短的時間之內提供檢修方案，避免因為鐵路信號設備故障造成的經濟損失。此外，在鐵路信號設備故障檢修專家系統的支撐下，可以強化鐵路信號站的檢修工作效率，節省了大量的人力物力財力，為鐵路信號站的信息化發展打下良好基礎保障，促進鐵路事業的蓬勃發展。

參考文獻：

[1]徐明.基于信息融合的鐵路信號設備故障診斷方法研究[J].交通世界，2017（8）：144-145.

[2]胡恩華.基于鐵路信號集中監測的中心智能分析功能研究[C]//鐵路信號維護管理學術交流會.

[3]殷繼宏.TDCS/CTC常見故障的分析處理及維護注意事項探討[C]//鐵路信號維護管理學術交流會.