铁路信号故障诊断专家系统研究

铁路信号故障诊断专家系统研究
作者：王瑞民
来源：《科技创新与生产力》 2013年第12期
王瑞民
（集通铁路集团有限公司大板电务段，内蒙古赤峰 025150）
摘要：针对当前检测系统存在的弊端，提出了铁路信号故障诊断专家系统，该系统采用专家分析的手段，应用知识库，定位故障等方法，给出故障解决方案。

具有数据利用率高，方便
快捷等优点。

关键词：微机监测系统；故障诊断专家系统；知识库
中图分类号：U2 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2013.12.099
目前，集通铁路公司管内各站均已安装2006版或2010版微机监测系统，该系统在一定程
度上提高了铁路电务设备的维修先进性，很多故障可以通过人工查看曲线、分析数据等监测系
统提供的功能，通过人工分析定位故障点，解决故障。

但是微机监测系统的应用在一定程度上
也存在很多弊端，如需要人工分析数据、人工给出故障解决方案、监测的数据很多，但并不是
所有数据均能应用、瞬间故障不能捕捉等问题。

针对微机监测系统的各种问题，笔者研究了铁
路信号故障诊断专家系统，该系统设计的目的是在分散的、孤立的、断续的数据中发现关联的、综合的、连续的事物变化规律。

用高效、高水准的计算机实时智能分析替代人工数据分析，最
大限度地提高微机监测数据的利用率[1]。

因此信号故障诊断专家系统是根据微机监测数据捕捉到的各种异常信息来动态分析信号设备变化趋势的智能分析系统。

1 系统设计目标
1）预防事故。

通过对微机监测的实时数据进行跟踪分析，可以发现设备变化规律、变化趋势，为状态抢修提供科学依据，是信号故障诊断专家系统的基本任务。

2）提高故障处理效率。

系统根据专家提供的故障检测与诊断领域的知识构成知识库，借助推理机，进行推理，对故障进行检测和定位，使技术人员加快故障诊断的过程。

3）提高维修管理水平。

该系统通过总结故障统计分析中发现故障处理规律、设备应用规律、维修管理规律，为信号维修决策及职工教育提供帮助。

2 系统结构
信号故障诊断专家系统的核心是建立专家分析系统，根据信号设备原理，在计算机中虚拟
信号设备，然后输入实际设备的实时数据，让专家分析系统来实时跟踪、分析信号设备的实际
变化情况[2-3]。

系统基本由三部分组成：信号知识库、站场仿真、故障处理。

系统结构见第
100页图1。

1）信号知识库。

信号知识库主要构成包括：专家系统所需的铁路基础数据、字符、图符；各种行业标准、规范；信号专业技术标准、设备标准、器材标准；专家、现场技术人员经验；专家系统各种标准等[4-5]。

2）基础数据及处理。

基础数据包括：道岔数据、轨道电路数据、信号机数据、区段数据、进路联锁表、微机监测数据等，通过提取其他系统信息及人工录入的方式，经过数据的校验，组成了系统仿真及故障处理的基础数据。

3）故障处理。

信号知识库通过对提取的异常数据进行对比、分析、推理，给出故障范围，定位故障点，提出故障解决方案，并将相应的故障设备变化在站场中展示，给出报警。

3 系统功能
1）站场仿真。

信号故障诊断专家系统的站场仿真就是通过软件设计反映信号设备、信号控制系统的真实工作情况。

通过提取轨道电路、道岔、信号机等设备数据，将以上各设备状态真实反应在计算机上。

2）模拟量实时分析。

模拟量实时分析的任务是通过模拟量分析捕捉设备瞬间故障，发现设备的变化趋势，是提供状态抢修的重要依据。

3）故障显示。

当故障发生后，系统在故障窗口内不仅显示故障提示，还直接显示故障位置的图纸，给出报警。

4）故障分析报告。

信号专家系统将故障分为：故障和异常两种，故障是导致信号设备产生故障现象或可能影响信号设备使用；异常是没有导致信号设备产生故障现象或暂时不会影响信号设备使用的故障。

专家系统对故障和异常进行详细记录，并根据详细记录，提供24 h内的设备变化情况的分析报告。

分析报告中给出故障原因、故障处理方案及维修维护注意事项等[6]。

5）维修分析报告。

有许多异常，不需要立刻解决；还有一些异常，不能立刻说明问题的，需要时间进行观察。

系统对这些异常进行连续追踪分析，提出维修指南，进行有针对性的维修工作，提高维修效率。

6）其他功能部分。

该系统还包括基础数据更新、知识库自学习、网络存在与打印等功能，这些功能使系统更具有扩展性和活力，为现场维修人员提供人性化的操作。

4 结束语
信号故障诊断专家系统的设计目的是最大限度的提高了微机监测数据的利用率，方便快捷的为维护人员提供信号设备运行状态、故障处理方案，提供设备及运用质量数据分析报告，实现设备应用质量的动态监测分析，缓解维修人员工作压力，又保证了运输安全。

但是该系统还有很多不足，如：对知识库进行推理分析的模型、知识库中知识的正确性，有待进一步研究。

参考文献：
[1] 沈宇.智能分析系统在高速铁路信号系统中的应用[J].铁道通信信号,2012,48(1):26-28.
[2] 常栓定.TJWX-2000型微机监测系统研究与分析[J].铁道工程,2007,4(2):16-18.
[3] 王民湘.铁路信号微机监测智能分析与设备运用管理系统[J].铁道通信信
号,2011,47(5):21-22.
[4] 徐扬.模糊模式识别及其应用[M].成都:西南交通大学出版社,1999:180-182.
[5] 章卫国,杨向忠.模糊控制理论与应用[M].西安:西北工业大学出版社,1999:120-123.
[6] 刘仓.直流电动转辙机动作电流的智能分析[J].铁道通信信号,2009,48(8):14-16.
（责任编辑高远）。