铁路信号设备故障检修决策支持系统实现分析

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　　摘  要：铁路是我国重要的交通运输命脉，随着我国社会生产水平的不断提升，人们对于交通运输的要求也不断增长，为了满足人们日常生活生产的交通运输需求，就应该不断强化信号设备检修质量，提升铁路高效运输作业效率，促进我国铁路工作科学运行。文章将从铁路信号设备故障检修决策支持系统整体构架层次，对该系统实现框架进行分析，并提出系统设计方案，通过实例分析验证手段，确保铁路信号设备故障检修决策支持系统的高效性与便捷性。
　　关键词：铁路;信号设备故障;检修决策支持系统
　　中图分类号：TP182         文献标志码：A         文章编号：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
　　铁路信号是保障铁路安全的重要组成部门，科学高效的铁路信号检修工作是铁路检修工作的基础。传统的铁路信号设备故障检修都是利用人工手段开展检修的，受到检修人员专业素养、工作经验等主管影响，往往很难对复杂的铁路信号设备系统进行故障明确，在一定程度上很难满足铁路信号设备故障检修工作需求。因为随着社会发展和铁路交通组织的发展，导致铁路信号系统日渐复杂，其复杂性远远超出了人工故障检修的范围。在信息技术、科技技术不断发展的当下，社会各个层次都积极开展了信息化发展，铁路信号设备故障检修工作也乘着信息化的东风，积极进行了信息化系统革新。本文将针对铁路信号设备故障检修决策支持系统实现进行详细分析研究。
　　1 系统总体构架分析
　　在开展铁路信号设备故障检修决策支持系统构建的过程中，需要严格按照《信号极差数据管理系統及信号综合维护管理系统》等规范文件要求进行设计，并应该实现以下几个功能。
　　（1）可以自动获取并收集新的数据信息，并结合数据需求转换格式。
　　（2）若铁路信号设备故障出现3个小时以上、并未得到处理，及时开展警示警报。
　　（3）对未处理的故障进行排序，并且以故障的严重为基础进行高低排序。
　　（4）结合工区实际情况，针对常见设备问题提供检修流程、检修方案。
　　（5）对各类数据信息进行区别化存储，构建出区别化的知识库、数据库。
　　（6）实现人机交互，通过人机交互系统方便工作人员操作。
　　（7）为检修人员提供检修方案之后，并及时将检修方案发放给单位部门，安排检修任务。
　　（8）系统需要具备故障查询、故障统计、日志管理等诸多功能。
　　在实际开其系统构架时，其系统设计框架为图1所示。结合图2来看，信号设备检修决策支持系统架构当中主要利用三层结构分布，并且采用浏览器、WEB服务器、数据库服务器技术进行三层分布。在B/S结构的支撑下，将应用程序数据以及相关部件放在服务器当中，通过统一的客户端，使用WEB服务器浏览器对系统进行操作，在此基础上无需安装额外的软件。在B/S结构支撑之下，能够方便实现客户端增加，实现远程协作[1]。在远程专家诊断故障之后，便可以将诊断信息存到数据库当中，为日后的诊断提供基础数据保障。系统维护功能实现之后，用户们可以通过客户端浏览器的形式，获取检修流程与检修结果，及时接受系统发布的消息，并有针对性的对生成检修工单、派发工单。
　　针对铁路信号设备故障决策支持系统来说，主要分成三个逻辑内容，分别是“未处理故障排序、应用专家系统提供故障检修方案、工单管理下发任务”。系统数据处理逻辑主要分为三个部分，分别为“静态资源数据库、系统运行综合数据库、专家系统数据库”。 　　图2 铁路信号设备故障决策支持系统业务逻辑
　　2 系统设计方案
　　2.1 故障诊断专家系统设计
　　在铁路信号设备故障检修决策支持系统当中，故障诊断专家系统是核心内容。在实际开展设计的过程中，针对未处理故障按照严重性开展排序之后，便可针对某条故障进行诊断与处理。针对故障诊断工作来说，是通过专家系统来实现的，针对本系统当中的故障诊断专家系统的运作流程为图3所示。
　　在实际开展诊断的过程中，对上述诊断流程进行详细分析。在专家系统故障诊断中，将故障现象进行明确的对比，并且搜索是否存在匹配记录。若该故障在数据库当中有特征记录的话，那么便可以从数据库当中抽取相关故障特征，并且添加到“激活规则”列表当中。工作人员可以选择一条激活规则，并且将其逐条进行对比，在对比故障特点的基础上，获取故障更多信息[2]。如果某条规则前提位置，那么应该对用户进行提问，来获取更多的故障信息。若改规则全面提前已知的情况下，可以执行该条规则，并且将检修结果放到综合数据库当中。查看激活列表当中是否还存在其他规则，若激活规则全部对比之后，便计算各条规则匹配程度。输出匹配程度最高的规则，并给予最后的检修方案。若使用故障并未得到相应的匹配记录，那么便输出“无相关的检修经验”，则诊断技术。
　　2.2 故障诊断专家系统知识库设计
　　在实际开展故障诊断专家系统知识库设计的过程中，主要分成两个内容，分别是知识库建设、知识库维护，其设计结构如图4所示。
　　针对知识库建设来说，主要分成三个环节，分别是故障特征库、诊断结果库、规则库。针对故障特征库来说，其主要目的便是来存储信号设备各类故障以及故障所出现的特点。针对诊断结果库来说，便是用来存储故障检修方案，针对规则库来说，便是用来构建起故障库与诊断库两者之间的关系。针对知识库建设三个环节的关系如图5所示。
　　客观来说，故障特征、规则、诊断之间并未呈现出一一对应的关系，一条故障特征往往会有多条故障匹配，并且有多个联合诊断结果。在知识库结构设计当中所使用的规则机理是推理机制，推理机制也是知识库结构设计当中重要的协调因素。一般情况下，信号设备故障诊断专家系统的故障一般分为七个类型，分别为“道岔故障、电源屏故障、轨道电路故障、控制台设备故障、信号机故障、移动自闭设备故障、移频接收设备故障”这几类故障，将此类故障知识合理的进行组织与整合，为信号设备故障诊断专家系统来提供高效服务。在故障知识组织过程中，所使用的手段是利用故障树的手段进行表达，将诸多故障知识开展合理整合，切实为信号设备诊断专家系统提供高效服务。
　　针对知识库维工作来说，是故障诊断专家系统当中非常重要的一个环节，其流程为图6所示。主要是对故障诊断专家系统知识冲突检查，并且通过整个知识库当中的相关知识进行对照。若要修改设备特征、设备故障特征知识时，需要访问规则库，并且找出前提条件或者结论当中包含的设备故障特征规则[3]。在专业管理员参与设置之下，对设备故障特征知识的影响与规则进行改动。而规则的改动，需要考虑到规则之间的冲突问题，比如相同故障现象由多种原因导致，并且构建出相同前提而不同前提条件，总结出多条新的规则。若想要增加一条这种前提条件的规则，那么系统会提示规则之间所出现的冲突，并且提示管理员输入正确、可信度高的规则。
　　图6 故障诊断专家系统维护流程
　　3 系统应用实例
　　在实际使用铁路信号设备故障检修决策支持系统的过程中，首先应该打开未处理故障列表，选择一个未处理的故障，并且选中系统自动调用专家系统故障诊断模块。
　　故障：道岔无法转换。
　　针对此条故障进行激活，这时候会出现：“IF（道岔无法转换）Then（出现道岔故障）。”因为道岔无法转换、道岔转换不到底所出现的道岔故障，出现此种问题之后，可以激活完全不同方向的多条规则，所以铁路信号设备故障检修决策系统，还需要更多的故障信息，才能够有针对性的针对故障出现的原因进行分析。在实际应用铁路信号设备故障检修决策支持系统时，会出现提问界面，如图7所示，Rule a系统会提问“道岔是否能够完全转换？”那么操作人员便可以结合实际情况进行选择。
　　图7 故障诊断专家系统提问界面
　　这样系统便可以通过页面左边的故障树列表，选择道岔是否可以完全转换，若能完全转关则转换，那么则进入到Fact1;若不能完全转关则转换，那么则进入到Fact2。当用户提交选择以后，那么系统自动执行选择Rule b。這时候会出现：“IF（道岔转换不到底）Then（道岔转换过程受阻）。”由Rule b的结论可以得知道岔设备并未完全出现故障，而是道岔转换过程当中受到了阻碍。在岔道转换过程中受到阻碍时，那么系统便会执行选择Rule c，这时候会出现：“IF（道岔转换过程受阻AND电源电压正常）Then（分线盘电路状态良好）。”Rule d，IF（道岔转换过程受阻AND电源无电压显示）Then（继电器故障）。在得出故障信息之后，那么便可以安排检修人员开展针对性的检修。用户从专家系统得到检修方案后，通过选择“下发工单”按钮，就可以触发启动工单管理模块，通过工单生成、工单派发、工单回笼、工单归档等4个部分，确保检修工作顺利开展。切实通过铁路信号设备故障检修决策系统的手段，通过不断丰富与收集故障信息的手段，借助故障树的形式，充分对故障的现象进行分析，并得出故障问题，为检修人员工作带来了便捷。
　　4 结束语
　　总而言之，铁路信号设备故障检修诊断专家系统，作为一种具备信息化、科学化的计算机系统，能够有效展现其优势，为铁路事业带来福音。利用微机监测系统手段，构建出铁路信号设备故障检修专家系统，及时发现铁路信号设备存在的故障和问题。在检修专家系统的指引之下，设备检修工作人员能够及时判断故障、对故障进行定位，并有效提出故障解决措施，为检修工作人员提供检修策略。铁路信号设备故障检修专业系统可以在最短的时间之内提供检修方案，避免因为铁路信号设备故障造成的经济损失。此外，在铁路信号设备故障检修专家系统的支撑下，可以强化铁路信号站的检修工作效率，节省了大量的人力物力财力，为铁路信号站的信息化发展打下良好基础保障，促进铁路事业的蓬勃发展。
　　参考文献：
　　[1]徐明.基于信息融合的铁路信号设备故障诊断方法研究[J].交通世界，2017（8）：144-145.
　　[2]胡恩华.基于铁路信号集中监测的中心智能分析功能研究[C]//铁路信号维护管理学术交流会.
　　[3]殷继宏.TDCS/CTC常见故障的分析处理及维护注意事项探讨[C]//铁路信号维护管理学术交流会.
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