鐵路信號設備狀態修的探索與實踐

竇敏

（神華包神鐵路有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

提高鐵路信號設備狀態檢修技術有助于準確判斷設備是否存在故障并分析故障因素，及時發現潛存的故障問題，確保鐵路信號設備安全運轉，節省維修成本，提高鐵路交通安全管理質量。目前，傳統人工診斷方法已經不適合當代鐵路信號設備故障診斷工作需求，圖像識別技術、模型分析技術、模糊邏輯法和人腦神經網絡技術已經被廣泛應用于鐵路機械設備故障診斷工作中，并取得了良好的應用效果。本文將簡單分析鐵路信號設備狀態檢修常用技術方法，并針對如何優化鐵路信號設備狀態檢修技術提出相關建議。

1 鐵路信號設備狀態檢修常用技術方法

1.1 圖像識別技術

在當代鐵路信號設備狀態檢修工作中，圖像識別技術應用頗為常見，該技術是通過處理圖像、分析圖像和理解圖像來識別檢測目標與故障因素。從基礎視角來講，圖像識別技術以計算機為載體，在鐵路信號設備狀態檢修過程中，會廣泛使用多種圖像識別算法。雖然圖像識別算法可分為不同形式，大致流程一致，主要流程是采集圖樣、做好圖樣預處理工作、提取特征、實施結果匹配。從組合系統來看，圖像識別技術支持系統是有硬件系統與軟件系統共同組成，其中，硬件系統是軟件系統的載體，軟件系統能夠充分體現圖像識別技術功能，兩種系統互相作用、互相支持和協調能全面提升鐵路行設備監測、故障類型與因素識別效果。目前，圖像識別技術支持系統中的硬件設備主要有計算機、線陣相機和遠程監控設施；軟件系統包括平臺管理系統、語言操作管理系統和故障監測管理系統。在檢修鐵路信號設備的過程中，應全面了解設備機電功能，結合設備內部結構與工作環境進行逐層檢修，如果設備存在故障，就要利用圖像識別技術分析發生故障的原因。此外，在整個鐵路信號設備檢測工作中，首先要用圖像識別技術全方位獲取信號設備正常運行圖，做好相關信息采集存儲工作。將保持正常運行的采集圖像存儲于計算機軟件標準圖庫中，當鐵路信號設備出現故障后，需要立刻調出標準圖像信息進行對比，然后，啟用故障檢測管理系統，對故障類型和信息進行全面分析，初步完成故障處理工作后，可以先執行設備試用，同時獲取鐵路信號設備運行圖，然后與標準圖像進行對比，如果兩者一致則意味著故障修復完畢。

1.2 模型分析技術

模型分析技術是通過構建故障模型來準確反映鐵路信號設備故障模型參數、最初條件與其他信息以及所導致的結果，同時，運用數學方法將這些關系用公式或者方程式來表示。其次，在運用模型分析技術的過程中，必須確保數學關系的精確性。需要注意的是，一旦鐵路信號設備內部某一部件出現故障，其系統輸入與輸出關系必然也會發生相應的變化，此時，需要借助數學模型來準確反映設備故障問題，分析故障因素，制定最佳解決對策。

1.3 模糊邏輯法

模糊邏輯法基于模糊推理法，一般情況下，鐵路信號設備初次發生故障時很難立刻判斷故障類型及其誘因，此時，就需要借助模糊邏輯法進行判斷和推理，設置模糊集合，運用模糊規則來依次排查鐵路信號設備故障類型、故障點和故障原因。

1.4 人腦神經網絡技術

人腦神經網絡技術是通過模擬人腦的神經元網絡來分析鐵路機械設備故障，該技術會組合大量節點，繪制函數圖像與關系，采取不同連接方式組合網絡結構。此外，人腦神經網絡技術具備聯想功能、化解功能、知識信息存儲分析功能和自學功能，會自動模仿人腦神經思維模式和判斷方法處理設備故障問題，同時，通過組建和檢索信息庫迅速找出解決故障問題的方法。

2 如何優化鐵路信號設備狀態檢修技術

2.1 改進檢測儀器

全面優化鐵路信號設備狀態檢修技術，做好診斷工作，首先要結合時代發展要求，不斷改進檢測儀器，借助各種先進技術實現檢測儀器智能化建設。與此同時，應引入靈敏的傳感器，促進檢測儀器和傳感器的有效對接，在具體診斷工作中，由檢測儀器采集檢測數據，然后由傳感器進行迅速傳遞。

2.2 引入小波分析法

在鐵路信號設備狀態檢修工作中，小波分析法的應用頻率雖然相對較低卻極為有效，為了進一步提高診斷效果，應充分引入小波分析法。從基本定義來看，該方法的核心技術是數字技術，在應用過程中是通過變換時間或者空間頻率來運算故障信號和函數，實現運算結果尺度化與精細化。將小波分析法應用于鐵路信號設備故障診斷工作中有助于準確識別故障類型和因素，實現診斷結果精確化。

2.3 搭建鐵路信號設備故障診斷技術管理平臺

搭建鐵路信號設備故障診斷技術管理平臺，必須充分借助智能化技術、信息技術和大數據技術優化該平臺監控管理模塊功能。一般來講，鐵路信號設備故障診斷技術管理平臺監控模塊功能主要包括監控資源池、監控計算機終端、提醒設備故障、監控平臺信息存儲。從微觀層次來看，監控資源池則是指對整個鐵路信號設備的運行狀況進行全方位監控，以此了解是否潛存故障因素、分析故障源、監控宿主機內部處理器工作效率和內存狀況以及數據轉發速率。在平臺運轉過程中，會自動編制主機信息表以實現對頁面信息的監控，全方位了解主機的名稱與IP 地址。一般情況下，主機信息表的字段名稱有八個：第一，Hostuid，其描述為主機編號，對應的數據類型是Varechar，長度為32，唯一輸出顯示Y（即yes）；第二，Nerate，其描述為網絡流量，對應的數據類型是Float，唯一輸出顯示N（即no）；第三，Hostname，其描述為主機名稱，對應的數據類型是Varechar，長度為32，唯一輸出顯示N（即no）；第四，Memrate，其描述為內存利用率，對應的數據類型是Float，唯一輸出顯示N（即no）；第五，Poolid，其描述是所在資源池集群編號，對應的數據類型是Numric，長度為20，唯一輸出顯示N（即no）；第六，Cpurate，其描述是CPU 利用率，對應的數據類型是Float，唯一輸出顯示N（即no）；第七，State，其描述是主機0-在線、1-在線，對應的數據類型是Tinyint，唯一輸出顯示N（即no）；第八，ipadd，其描述是IP 地址，對應的數據類型是Varechar，長度為18，唯一輸出顯示N（即no）。其次，在編制主機信息表的同時要做好虛擬機信息表的編制工作，以便于完成對全體用戶的實時監控，準確定位虛擬機的名稱，鎖定IP 地址。此外，監控管理模塊會綜合運用物理主機與虛擬機來實施鐵路機械設備運轉信息采集工作，通常是借助Host Collect 所對應的數據控制系統來采集信息，完成數據整合工作。從整體結構來看，數據整合工作流程包括生成循環 masterip 列表、為每個masterip 啟動所對應的線程，根據設備信號量的倒計數實施鎖存器，控制好主線程直到各子線程作業全部完成。再次，應重視優化平臺巡檢管理模塊，該模塊屬于鐵路信號設備故障診斷技術管理平臺的拓展系統功能，其主要工作是創建表單和設備信息上傳處理工作，前者是通過巡視鐵路信號設備運行動態信息來制作和上傳巡視工作報表，并及時填寫、修改和查看報表；后者是借助PC 端的服務器來上傳設備工作數據信息，并實施整理與分析，制作正式表格。而且，巡檢管理模塊具備報表打印和導出功能，工作人員可以按照標準要求編輯表單界面，填寫表單，調取巡視記錄，做好編輯槽執行工作，根據實際情況修改報表中的部分信息。另外，應著重優化鐵路信號設備故障報警模塊，對平臺內部服務器、報警器、中間件、服務支持系統與安全操作管理系統進行升級與完善，準確實施報警定位，做好故障分析信息過濾工作，這樣方能確保故障報警模塊能夠及時采集和輸出報警信息，迅速做好不同故障采集源的報警數據分析、匯總工作，并按照標準步驟處理故障問題。

3 結語

綜上所述，全面優化鐵路信號設備狀態檢修技術，做好設備故障診斷工作，必須正確運用圖像識別技術、模型分析技術、模糊邏輯法和人腦神經網絡技術方法，充分發揮這四種技術方法的優勢。與此同時，應注重改進檢測儀器，努力加強檢測儀器智能化建設；充分引入小波分析法，實現診斷結果精確化；構建鐵路信號設備故障診斷技術管理平臺，全方位做好故障監控工作。