信號設(shè)備運用狀態(tài)及故障統(tǒng)計分析系統(tǒng)

李韶聰

（國能朔黃鐵路發(fā)展有限責任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

隨著鐵路行業(yè)的不斷發(fā)展，列車速度的不斷提高，運載能力的不斷增強，列車密度的不斷加大，運與修的矛盾日益激化。如果可以在信號設(shè)備故障前就發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障隱患，并及時的進行檢修，這樣就大大減少信號設(shè)備故障的發(fā)生，有效減少設(shè)備故障對運輸?shù)母蓴_，為運輸爭取時間。并且，對信號設(shè)備使用狀況了解的越清楚，設(shè)備維修便可以做得更及時，不斷壓縮故障處理時間。因此，朔黃鐵路積極探索維修模式的轉(zhuǎn)變，研發(fā)一種掌握鐵路信號設(shè)備使用狀況的監(jiān)測系統(tǒng)，為信號設(shè)備實現(xiàn)狀態(tài)修奠定基礎(chǔ)。

1 技術(shù)需求

1.1 微機監(jiān)測數(shù)據(jù)分析過車過程

微機監(jiān)測數(shù)據(jù)是系統(tǒng)主要分析數(shù)據(jù)源，首要目標是從這些紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)中分析出真實的過車過程。還原信號設(shè)備的運用、動作過程。

1.2 信號設(shè)備運用過程分析設(shè)備異常

通過對信號設(shè)備運用過程的分析，捕捉到設(shè)備異常信息，并在設(shè)備發(fā)生故障之前做出預(yù)警提示，減少故障發(fā)生，體現(xiàn)預(yù)防為主的養(yǎng)護理念。

1.3 對故障設(shè)備進行準確定位

對于現(xiàn)場信號設(shè)備維護實際需求，僅能夠判斷發(fā)生故障，是遠不夠的，還應(yīng)該指明故障的性質(zhì)、發(fā)生的位置點。系統(tǒng)結(jié)合專家經(jīng)驗，通過對故障現(xiàn)象、聯(lián)鎖狀態(tài)的邏輯分析，能夠在站場平面圖中標注出故障設(shè)備位置，并提供詳細的故障處理意見，為現(xiàn)場信號設(shè)備維護人員的故障處理提供及時有效的指導(dǎo)。

1.4 根據(jù)設(shè)備故障分布規(guī)律做出預(yù)防性維護計劃

從經(jīng)過檢修確認后的設(shè)備隱患、故障的統(tǒng)計結(jié)果中，分析出設(shè)備質(zhì)量下降和發(fā)生故障的一般規(guī)律，對同型號、同廠家、同批次的設(shè)備進行預(yù)防性維修。

2 技術(shù)關(guān)鍵

研究的技術(shù)關(guān)鍵在于鐵路站場形式各不相同，信號設(shè)備種類繁多，解決系統(tǒng)的通用性問題是系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵。通過借助人工智能技術(shù)原理、借鑒他人經(jīng)驗，建立信號專家知識庫。經(jīng)過信號專家系統(tǒng)的多年應(yīng)用情況表明，建立信號專家知識庫支持系統(tǒng)通用性的實現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的推廣應(yīng)用成本，縮短了應(yīng)用工程周期。

3 技術(shù)實施

3.1 道岔搬動頻次采集

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備使用情況，將實時采集的開關(guān)量、模擬量、道岔功率曲線等數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)義校驗，校驗正確后進行解析并存儲至內(nèi)存。通過系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、知識庫的支撐，對其進行數(shù)據(jù)綜合分析并進行可靠性判斷（包含是否斷表示、1DQJ 是否動作等因素），得出科學(xué)且準確的道岔扳動頻次數(shù)據(jù)并記錄至文件。再將該文件數(shù)據(jù)組成TCP 協(xié)議數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包通過TCP 協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當檢測到網(wǎng)絡(luò)不暢通時，連接會斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到數(shù)據(jù)后，對其協(xié)議包進行拆包操作并對數(shù)據(jù)進行校驗，校驗正確的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換后存儲至數(shù)據(jù)庫中，以此完成道岔搬動頻次采集。

3.2 道岔過車頻次采集

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備使用情況，將實時采集的開關(guān)量、模擬量、道岔功率曲線等數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)義校驗，校驗正確后進行解析并存儲至內(nèi)存。通過系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、知識庫的支撐，對其進行數(shù)據(jù)綜合分析并進行可靠性判斷（包含是否存在分路不良現(xiàn)象等因素），得出科學(xué)且準確的道岔過車頻次數(shù)據(jù)并記錄至文件。再將該文件數(shù)據(jù)組成TCP 協(xié)議數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包通過TCP 協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當檢測到網(wǎng)絡(luò)不暢通時，連接會斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到數(shù)據(jù)后，對其協(xié)議包進行拆包操作，并對數(shù)據(jù)進行校驗，校驗正確的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換后存儲至數(shù)據(jù)庫中，以此完成道岔過車頻次采集。

3.3 軌道電路過車頻次采集

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備使用情況，將實時采集的開關(guān)量、模擬量、道岔功率曲線等數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)義校驗，校驗正確后進行解析并存儲至內(nèi)存。通過系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、知識庫的支撐，對其進行數(shù)據(jù)綜合分析并進行可靠性判斷（包含是否存在分路不良現(xiàn)象、調(diào)列車進路判斷等因素），得出科學(xué)且準確的軌道電路過車頻次數(shù)據(jù)并記錄至文件。再將該文件數(shù)據(jù)組成TCP 協(xié)議數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包通過TCP 協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當檢測到網(wǎng)絡(luò)不暢通時，連接會斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到數(shù)據(jù)后，對其協(xié)議包進行拆包操作，并對數(shù)據(jù)進行校驗，校驗正確的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換后存儲至數(shù)據(jù)庫中，以此完成軌道電路過車頻次采集。

3.4 信號機開放頻次采集

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備使用情況，將實時采集的開關(guān)量、模擬量、道岔功率曲線等數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)義校驗，校驗正確后進行解析并存儲至內(nèi)存。通過系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、知識庫的支撐，對其進行數(shù)據(jù)綜合分析并進行可靠性判斷，得出科學(xué)且準確的信號機開放頻次數(shù)據(jù)并記錄至文件。再將該文件數(shù)據(jù)組成TCP 協(xié)議數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包通過TCP協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當檢測到網(wǎng)絡(luò)不暢通時，連接會斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到數(shù)據(jù)后，對其協(xié)議包進行拆包操作，并對數(shù)據(jù)進行校驗，校驗正確的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換后存儲至數(shù)據(jù)庫中，以此完成信號機開放頻次采集。

3.5 信號機開放時間采集

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備使用情況，將實時采集的開關(guān)量、模擬量、道岔功率曲線等數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)義校驗，校驗正確后進行解析并存儲至內(nèi)存。通過系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、知識庫的支撐，對其進行數(shù)據(jù)綜合分析并進行可靠性判斷，得出科學(xué)且準確的信號機開放時間數(shù)據(jù)并記錄至文件。再將該文件數(shù)據(jù)組成TCP 協(xié)議數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包通過TCP協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當檢測到網(wǎng)絡(luò)不暢通時連接會斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到數(shù)據(jù)后，對其協(xié)議包進行拆包操作并對數(shù)據(jù)進行校驗，校驗正確的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換后存儲至數(shù)據(jù)庫中，以此完成信號機開放時間采集。

3.6 道岔實時曲線采集

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備使用情況，將實時采集道岔功率曲線，對其進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)義并校驗后，將原始數(shù)據(jù)通過TCP 協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當檢測到網(wǎng)絡(luò)不暢通時，連接會斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到實時原始數(shù)據(jù)后，對其協(xié)議包進行拆包操作，并對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)義校驗，校驗正確的數(shù)據(jù)再與所采集到的道岔曲線配置文件整合，以定位設(shè)備并根據(jù)特定格式正確解析數(shù)據(jù)。

3.7 全體模擬量實時采集

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備使用情況，將實時采集全體模擬量數(shù)據(jù)，對其進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)義并校驗后，將原始數(shù)據(jù)通過TCP 協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當檢測到網(wǎng)絡(luò)不暢通時，連接會斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到實時原始數(shù)據(jù)后，對其協(xié)議包進行拆包操作，并對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)義校驗，校驗正確的數(shù)據(jù)存儲至文件。

3.8 故障障礙實時采集

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的使用情況，將實時采集故障、障礙，并將數(shù)據(jù)（如站名、設(shè)備名稱、發(fā)生時間、恢復(fù)時間、影響車列、責任介定、設(shè)備類別、故障性質(zhì)等）通過TCP 協(xié)議上傳至服務(wù)器。同時，該通信連接間以TCP 心跳協(xié)議確保網(wǎng)絡(luò)通道的暢通，當檢測到網(wǎng)絡(luò)不暢通時，連接會斷開并嘗試重新連接，直到再次建立通信連接，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性。在接收到故障、障礙數(shù)據(jù)后，對其協(xié)議包進行拆包操作，并存儲至數(shù)據(jù)庫中。

3.9 獲取道岔設(shè)備數(shù)據(jù)接口

在接收到客戶端請求后，系統(tǒng)對其請求數(shù)據(jù)進行校驗并解析，從數(shù)據(jù)庫中抓取指定道岔設(shè)備數(shù)據(jù)（包含定位過車次數(shù)、反位過車次數(shù)、道岔操縱次數(shù)），并按照統(tǒng)計條件進行統(tǒng)計運算，得到統(tǒng)計數(shù)據(jù)后按照指定列排序處理，再通過特定格式組成http協(xié)議包，通過http 請求響應(yīng)客戶端。

3.10 獲取站內(nèi)軌道電路數(shù)據(jù)接口

在接收到客戶端請求后，系統(tǒng)對其請求數(shù)據(jù)進行校驗并解析，從數(shù)據(jù)庫中抓取指定站內(nèi)軌道電路設(shè)備數(shù)據(jù)（包含軋車次數(shù)、調(diào)車軋車次數(shù)、列車軋車次數(shù)），并按照統(tǒng)計條件進行統(tǒng)計運算，得到統(tǒng)計數(shù)據(jù)后按照指定列排序處理，再通過特定格式組成http 協(xié)議包，通過http 請求響應(yīng)客戶端。

4 結(jié)論

該技術(shù)投入使用后，可以大大減少信號設(shè)備故障的發(fā)生，在設(shè)備出現(xiàn)不穩(wěn)定情況時及時給出預(yù)報警信息，檢修人員可以及時地對該設(shè)備進行檢修，避免故障的發(fā)生。針對位置重要的設(shè)備，使用頻次高的設(shè)備，系統(tǒng)根據(jù)使用時間和次數(shù)會給出維修提醒，避免了故障的發(fā)生。另外，當設(shè)備故障發(fā)生后，系統(tǒng)會給出故障發(fā)生的可能原因及處理指導(dǎo)意見，也可以查詢歷史故障記錄及維修記錄，大大縮短故障的處理時間。

根據(jù)鐵路干線運力計算，平均影響運輸每分鐘可造成經(jīng)濟損失5 萬元左右。按照每件故障影響運輸20 min 計算，每件信號故障就會造成運輸損失100 萬元。該系統(tǒng)投入使用后，可減少設(shè)備故障，預(yù)計可使信號故障下降30%，這將大大提高鐵路的運輸收益。