關(guān)于中國鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)的探討

趙昱凱

國能朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司原平分公司，中國·山西 忻州 036100

1 引言

鐵路行業(yè)的發(fā)展助推信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)。隨著中國鐵路的運(yùn)行里程越來越長，覆蓋范圍越來越廣，在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也越來越多。雖然中國鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析和處理，但是所分析的數(shù)據(jù)缺乏綜合性，對數(shù)據(jù)的安全性維護(hù)也有待升級(jí)。因此要想提高中國鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)，就要從當(dāng)下的國情出發(fā)，結(jié)合監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對未來的發(fā)展情況提出合理構(gòu)想。

2 中國鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 發(fā)展優(yōu)勢

GSM-R 通信監(jiān)測技術(shù)、信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)、列控監(jiān)測監(jiān)測子系統(tǒng)是中國鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)下的產(chǎn)物。這三類技術(shù)目前發(fā)展相對成熟，在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中應(yīng)用的也相對廣泛。他們都可以通過收集數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)報(bào)警故障排查，信息備份等功能，為鐵路的運(yùn)行發(fā)展提供一定的技術(shù)支持。GSM-R 通信監(jiān)測技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)，對列車運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，管理功能相對突出。信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)主要是監(jiān)測列車運(yùn)行過程中的各項(xiàng)故障，并分析故障的原因[1]。

列控監(jiān)測檢測子系統(tǒng)的信息收集和轉(zhuǎn)換能力較強(qiáng)，環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)。能夠在不同的運(yùn)行環(huán)境中收集和獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)而為列車的運(yùn)行提供安全保障。隨著中國鐵路行業(yè)的發(fā)展，其產(chǎn)生的運(yùn)行數(shù)據(jù)也越來越多，單純的依靠這三項(xiàng)監(jiān)測技術(shù)，把滿足鐵路運(yùn)行的安全需要。目前鐵路行業(yè)不僅要求數(shù)據(jù)分析要具有全面性、綜合性，同時(shí)還要求信息傳輸具有實(shí)時(shí)性、高效性的特征，所以中國鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)還需要在鐵路行業(yè)的發(fā)展需求下不斷的提升，不斷的創(chuàng)新。

2.2 存在的問題

2.2.1 監(jiān)測系統(tǒng)之間缺少聯(lián)系

目前中國鐵路信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)有獨(dú)立性系統(tǒng)之間的聯(lián)系較少，因此很多數(shù)據(jù)都無法實(shí)現(xiàn)共享。所以工作人員需要將各個(gè)系統(tǒng)所獲取的數(shù)據(jù)整合在一起，然后再分析故障的類型，并利用各項(xiàng)參數(shù)去推斷故障產(chǎn)生的原因。由于各個(gè)系統(tǒng)之間的獨(dú)立性較強(qiáng)，所以即使上傳了參數(shù)數(shù)據(jù)，工作人員在短時(shí)間內(nèi)也無法識(shí)別故障的源頭在哪里也無法定位故障的具體位置，因此故障處理的效率還是有待提高。

2.2.2 信息的綜合分析能力有待提高

目前中國鐵路信號(hào)智能監(jiān)測系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)的傳達(dá)鐵路在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。但是所有的數(shù)據(jù)是獨(dú)立上傳，獨(dú)立分析。這也就導(dǎo)致各個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)所獲取的數(shù)據(jù)有重復(fù)性的數(shù)據(jù)，后續(xù)工作人員需要對這些重復(fù)性的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，增加了工作人員的工作量[2]。與此同時(shí)，中國鐵路信號(hào)智能監(jiān)測系統(tǒng)的主要工作就是幫助工作人員識(shí)別故障，為工作人員的搶修節(jié)省大量的時(shí)間。

與傳統(tǒng)故障排查方式相比，借助智能監(jiān)測系統(tǒng)，已經(jīng)提高了故障排查效率，但是故障的定位以及故障的產(chǎn)生原因，還需要人工去識(shí)別。所以在當(dāng)下的監(jiān)測系統(tǒng)模式下，數(shù)據(jù)經(jīng)過系統(tǒng)的初次上傳，還要進(jìn)行二次人工分析。由于鐵路行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生的運(yùn)行數(shù)據(jù)越來越多，二次人工分析的工作量也就越來越大，故障排查的時(shí)長也會(huì)增加，因此借助系統(tǒng)進(jìn)行故障定位和故障分析，已經(jīng)成為當(dāng)下鐵路行業(yè)的迫切需求。

2.2.3 鐵路信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)測

一旦鐵路信號(hào)出現(xiàn)故障，就會(huì)影響到鐵路的安全運(yùn)行，所以最理想的狀態(tài)就是在故障發(fā)生之前能夠準(zhǔn)確的預(yù)測故障，讓工作人員能夠提前維修。除此之外，目前鐵路信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)只是截取運(yùn)行數(shù)據(jù)，但是對于施工計(jì)劃數(shù)據(jù)，結(jié)果處理數(shù)據(jù)沒有辦法進(jìn)行監(jiān)控，這也就導(dǎo)致故障發(fā)生之后，雖然能夠傳遞故障數(shù)據(jù)，但是卻不能幫助工作人員去尋找故障源頭。因此還要繼續(xù)提高鐵路信號(hào)系統(tǒng)，智能監(jiān)測技術(shù)完善智能監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測、故障源頭查詢等功能。

3 鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 建立監(jiān)測數(shù)據(jù)集

鐵路信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)所監(jiān)測的數(shù)據(jù)種類較多，數(shù)據(jù)源頭繁雜，整體數(shù)據(jù)量較大。所以必須要建立監(jiān)測數(shù)據(jù)集，要將所有的數(shù)據(jù)整合到同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，保證數(shù)據(jù)的全面性。雖然鐵路信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)所監(jiān)測的數(shù)據(jù)量比較多，但是大部分情況下鐵路都是處在安全運(yùn)行狀態(tài)下，所以收集到的數(shù)據(jù)也都是安全運(yùn)行狀態(tài)下的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)為后續(xù)的工作參考意義不大，所以鐵路信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)要重點(diǎn)監(jiān)測故障類的數(shù)據(jù)[3]。通過監(jiān)測鐵路信號(hào)設(shè)備產(chǎn)生故障的數(shù)據(jù)，一方面能夠幫助工作人員分析故障的類型，發(fā)生故障的地點(diǎn)以及發(fā)生故障的原因。同時(shí)，也可以幫助工作人員累積故障處理經(jīng)驗(yàn)。比如，下次又遇到同樣的故障數(shù)據(jù)，工作人員就能夠迅速識(shí)別出故障類型，縮短故障維修時(shí)間。

最后，建立監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)集能夠幫助工作人員預(yù)測故障的發(fā)生概率。鐵路信號(hào)設(shè)備故障發(fā)生的概率與設(shè)備的使用年限，所在地區(qū)有緊密的關(guān)系。因此通過大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以預(yù)測故障發(fā)生的趨勢幫助工作人員提前檢修故障，進(jìn)而保證鐵路系統(tǒng)的順利運(yùn)行。

3.2 智能化分析技術(shù)

智能化分析技術(shù)既可以分析鐵路信號(hào)設(shè)備的邏輯故障，也可以對單個(gè)信號(hào)設(shè)備故障進(jìn)行分析。首先，智能化分析技術(shù)通過對比分析法和綜合關(guān)聯(lián)分析法，剖析信號(hào)設(shè)備的故障之間是否有關(guān)聯(lián)。利用智能化分析技術(shù)可以建立鐵路信號(hào)設(shè)備專家診斷系統(tǒng)。所謂的專家診斷系統(tǒng)就是將各項(xiàng)故障系統(tǒng)上傳到鐵路信號(hào)智能監(jiān)測系統(tǒng)中，讓智能系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別鐵路信號(hào)設(shè)備所出現(xiàn)的故障，并對故障較小的設(shè)備進(jìn)行主動(dòng)維修。其次，通過對單個(gè)鐵路信號(hào)設(shè)備的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠剖析出信鐵路信號(hào)設(shè)備產(chǎn)生故障的原因。進(jìn)而可以幫助工作人員識(shí)別故障發(fā)生類型，預(yù)測故障發(fā)生概率。

4 鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)構(gòu)想

4.1 采用視頻監(jiān)測技術(shù)

視頻監(jiān)測技術(shù)與其他監(jiān)測技術(shù)相比，視頻監(jiān)測技術(shù)所傳遞的信息更為準(zhǔn)確，也更方便識(shí)別。因此可以將視頻監(jiān)測技術(shù)與鐵路 信號(hào)設(shè)備智能監(jiān)測技術(shù)聯(lián)合在一起。當(dāng)鐵路信號(hào)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，不僅可以傳遞數(shù)據(jù)信息還可以傳遞視頻信息，工作人員可以通過傳遞的視頻信息，準(zhǔn)確的判斷故障的發(fā)生位置，進(jìn)而壓縮搶修時(shí)間。視頻監(jiān)測技術(shù)就是將攝像機(jī)安裝到鐵路信號(hào)設(shè)備中，讓攝像機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后將視頻信號(hào)通過監(jiān)測系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳遞到后臺(tái)之中，以供工作人員分析。隨著中國GPS 定位技術(shù)的迅速發(fā)展，在鐵路信號(hào)設(shè)備信息采集過程中也會(huì)利用到GPS 技術(shù)。將GPS 定位技術(shù)、視頻監(jiān)測技術(shù)和鐵路信號(hào)智能監(jiān)測技術(shù)有機(jī)結(jié)合，提高監(jiān)測的效率和監(jiān)測的精準(zhǔn)度。

4.2 將分散型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為綜合性數(shù)據(jù)

目前鐵路信號(hào)智能監(jiān)測系統(tǒng)都是相對獨(dú)立的，所收集上來的數(shù)據(jù)也相對分散，雖然最后會(huì)上傳到某一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)，但是最終的數(shù)據(jù)分析還是要依靠鐵路工作人員[4]。

首先，要將傳統(tǒng)的分散型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為綜合性數(shù)據(jù)。當(dāng)所有的鐵路信號(hào)智能監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)，其所收集到的數(shù)據(jù)也會(huì)更加全面。工作人員在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，不用重新整合數(shù)據(jù)，直接用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)就可以分析出故障類型和故障原因，在一定程度上減少了鐵路工作人員的工作壓力。

其次，數(shù)據(jù)要有綜合性，但是同時(shí)也要有差異性。由于各個(gè)鐵路信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)所收集的數(shù)據(jù)重復(fù)性較強(qiáng)，所以在進(jìn)行人工識(shí)別時(shí)，還要先剔除重復(fù)性的數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)量較大，所以去重的階段耗費(fèi)時(shí)間較長。因此要依靠鐵路信號(hào)智能監(jiān)測技術(shù)剔除重復(fù)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理，給工作人員的故障識(shí)別提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

4.3 對數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化管理

首先，要對數(shù)據(jù)命名進(jìn)行規(guī)范化管理。鐵路信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)不僅監(jiān)測信號(hào)設(shè)備的正常運(yùn)行數(shù)據(jù)還監(jiān)測故障數(shù)據(jù)。同時(shí)鐵路信號(hào)的設(shè)備類型較多，設(shè)備量大，所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)量也比較大[5]。因此為了對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，必須要對各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序和命名，方便工作人員進(jìn)行查找。其次，要將不同類型的鐵路信號(hào)設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一化管理，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)混淆問題。除此之外，要設(shè)置專門的數(shù)據(jù)管理人員負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的命名上傳分類管理。雖然鐵路信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)能夠傳輸和監(jiān)測數(shù)據(jù)，但是無法對數(shù)據(jù)進(jìn)行清晰準(zhǔn)確的分類，所以還要依靠人工對數(shù)據(jù)進(jìn)行二次分類管理。

4.4 搭建信息處理平臺(tái)

所謂的信息處理平臺(tái)就是將信號(hào)設(shè)備的故障數(shù)據(jù)，檢測數(shù)據(jù)，維修數(shù)據(jù)等各類數(shù)據(jù)整合到信息處理平臺(tái)上[6]。然后利用數(shù)據(jù)分析模型，對信息處理平臺(tái)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。進(jìn)而可以幫助鐵路單位建立一個(gè)信息數(shù)據(jù)庫，為工作人員識(shí)別故障類型，提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)也為后續(xù)建立智能專家診斷系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。

5 結(jié)語

中國鐵路信號(hào)系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)是為鐵路行業(yè)的發(fā)展而服務(wù)的。當(dāng)下鐵路行業(yè)迅猛發(fā)展，所以智能監(jiān)測技術(shù)也要結(jié)合鐵路發(fā)展需求而不斷優(yōu)化和創(chuàng)新。在探究如何提高鐵路信號(hào)系統(tǒng)，智能監(jiān)測技術(shù)時(shí)要結(jié)合中國信號(hào)系統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展的優(yōu)勢和劣勢，并依托現(xiàn)有的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)。優(yōu)化現(xiàn)有的數(shù)據(jù)整合工作和智能化分析工作，幫助鐵路工作者能夠更好的預(yù)測信號(hào)故障問題，壓縮故障識(shí)別和搶修時(shí)間提高維修效率，為列車的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。