摘要：近年來，軌道交通的站臺門常常出現(xiàn)故障，給旅客的出行造成不便，甚至影響到旅客的生命安全，由此可見，研究軌道交通站臺門遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能診斷系統(tǒng)對于乘客的生命安全而言非常重要。文章研究了我國當(dāng)前軌道交通站臺門遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能診斷系統(tǒng)存在的缺陷，并提出了相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：軌道交通；站臺門；遠(yuǎn)程監(jiān)控；智能診斷；交通運(yùn)輸 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U239 文章編號：1009-2374（2017）01-0104-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.051

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的交通也隨之不斷發(fā)展。作為軌道交通的重要組成部分之一，站臺門對于乘客的出行起著十分重要的作用，因此站臺門能否正常運(yùn)行對于旅客而言是十分重要的。我國目前在遠(yuǎn)程監(jiān)控以及智能診斷這類復(fù)雜系統(tǒng)的研究已經(jīng)有一定的成果，然而近年來，我國站臺門仍然常常出現(xiàn)故障，為此我國應(yīng)加大對軌道交通站臺門遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能診斷系統(tǒng)研究的力度，使軌道交通站臺門能夠為旅客提供更好的服務(wù)。

1 軌道交通站臺門遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能診斷的基本概念

遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能診斷主要是通過分析收集到的站臺運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)來評定站臺門的運(yùn)行狀況。軌道交通站臺門遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能診斷主要是通過收集站臺門運(yùn)行信號、處理信息以及信息分析來判定站臺門是否正常運(yùn)行。經(jīng)過30多年的研究，我國在遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能診斷這類復(fù)雜系統(tǒng)的研究已有一定的建樹，例如哈爾濱工業(yè)大學(xué)研發(fā)出MMMD-2這款用來檢測汽輪發(fā)電機(jī)組故障的故障診斷專家系統(tǒng)，而清華大學(xué)也研發(fā)出了用來診斷鍋爐設(shè)備的故障診斷專家系統(tǒng)。雖然我國已研發(fā)出不少的故障診斷系統(tǒng)，但是我國研發(fā)出的故障診斷系統(tǒng)并不能大量地生產(chǎn)，無法為更多的人們提供幫助。由此可見，我國遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能診斷的相關(guān)研究并不成熟，對這類復(fù)雜系統(tǒng)的研究還處于實驗室階段。因此，我國應(yīng)盡量將復(fù)雜系統(tǒng)的研究實用化，使復(fù)雜系統(tǒng)能夠更好地為人們提供服務(wù)。

2 軌道交通站臺門智能診斷的基本技術(shù)

2.1 使用專家系統(tǒng)來診斷故障

所謂專家系統(tǒng)故障診斷主要是通過利用相關(guān)專家的診斷知識來診斷故障。通過總結(jié)機(jī)械出現(xiàn)故障的不同情況來判定設(shè)備是否正常運(yùn)行。對于軌道交通站臺門的遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能診斷這類的復(fù)雜系統(tǒng)而言，定量的數(shù)學(xué)模型很難準(zhǔn)確地判斷出設(shè)備的運(yùn)行狀況。因此，使用專家診斷系統(tǒng)來診斷故障是目前較為廣泛使用的一種方式。專家系統(tǒng)診斷大致可以分為淺知識的故障診斷專家系統(tǒng)以及深知識的故障診斷專家系統(tǒng)。淺知識的故障診斷專家系統(tǒng)只能根據(jù)設(shè)備在運(yùn)行過程中表現(xiàn)出的狀態(tài)來判斷設(shè)備是否正常運(yùn)行，而深知識的故障診斷專家系統(tǒng)則運(yùn)用了因果關(guān)系以及概率等方面的知識，使人們能夠更準(zhǔn)確地判定設(shè)備的運(yùn)行狀況。相較于淺知識的故障診斷專家，深知識的故障診斷專家通過明確設(shè)備在運(yùn)行過程中的每一環(huán)節(jié)的約束關(guān)系來找出可能存在哪些故障，深知識的故障診斷專家能夠明確地發(fā)現(xiàn)設(shè)備是在哪一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，使維修人員能夠有針對性地對設(shè)備進(jìn)行維修。然而，由于深知識故障診斷專家系統(tǒng)在故障診斷時需要搜索大量的信息，導(dǎo)致深知識故障專家診斷系統(tǒng)需要花費大量的時間來診斷故障。為此，人們開始嘗試將深知識故障診斷專家系統(tǒng)與淺知識故障診斷專家系統(tǒng)結(jié)合在一起，例如Fink提出的集成診斷模型及Peng提出的層次因果模型巧妙地將這兩類故障診斷專家系統(tǒng)結(jié)合在一起，這不僅提升了故障診斷系統(tǒng)的準(zhǔn)確率，而且還大大地提高了故障診斷系統(tǒng)的效率。

2.2 使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來診斷故障

對于軌道交通站臺門智能診斷這類非線性的復(fù)雜系統(tǒng)而言，無法使用簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系來表達(dá)設(shè)備的運(yùn)行狀況。為此人們開始將具有處理非線性以及擁有一定計算能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用在復(fù)雜系統(tǒng)的故障診斷當(dāng)中。在1989年，人們成功地將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于診斷流化態(tài)催化裂化單元的運(yùn)行狀況，在此之后，相關(guān)的研究人員開始將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用在不同設(shè)備的故障診斷當(dāng)中。相較于故障診斷專家系統(tǒng)，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r地監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀況，使相關(guān)的維修人員能夠及時地對設(shè)備進(jìn)行維修。除此之外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷系統(tǒng)能夠直接使用數(shù)值數(shù)據(jù)來評判設(shè)備不同階段的運(yùn)行狀況，這將大大地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷系統(tǒng)的工作效率。然而，只使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來診斷設(shè)備的故障的準(zhǔn)確率較低，網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性以及計算機(jī)算法的收斂性將導(dǎo)致神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷系統(tǒng)最終計算出的數(shù)值與設(shè)備運(yùn)行的數(shù)值偏差較大。因此，人們通過將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與其他技術(shù)相結(jié)合來提高故障診斷的準(zhǔn)確率。例如，近年來，人們開始嘗試將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊理論有機(jī)結(jié)合，這不僅能夠大大地減少網(wǎng)絡(luò)計算的時間，而且能夠有效地提高故障診斷系統(tǒng)的準(zhǔn)確率。

2.3 使用模糊理論來診斷故障

模糊理論主要是為了解決故障診斷系統(tǒng)在診斷過程中的不確定性以及不精確性。運(yùn)用模糊理論的故障診斷系統(tǒng)主要是通過建立矩陣來表示征兆與故障類型之間的關(guān)系，從矩陣中，人們能夠得出故障與征兆間的關(guān)系方程，從而人們能夠得到通過解相應(yīng)的方程式來判斷出設(shè)備的故障類型。除此之外，模糊理論還能通過建立故障與征兆之間的模糊規(guī)則庫來診斷設(shè)備的故障類型。但由于模糊理論使用的矩陣或模糊規(guī)則庫都是由人工建立的，因此單獨使用模糊理論將很容易出現(xiàn)誤診的現(xiàn)象，為此應(yīng)將模糊理論與其他方法相結(jié)合來提高故障診斷的準(zhǔn)確率。

3 軌道交通站臺門的遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能診斷系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

3.1 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與多媒體技術(shù)相結(jié)合

智能診斷系統(tǒng)主要是通過分析設(shè)備運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)來診斷設(shè)備的故障類型，因此，為了能夠準(zhǔn)確的診斷站臺門的故障類型，人們應(yīng)利用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來加強(qiáng)對站臺門的遠(yuǎn)程監(jiān)控，使人們能夠準(zhǔn)確地把握站臺門的運(yùn)行狀況。近年來，我國也開展了遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能診斷的相關(guān)研究，例如清華大學(xué)針對大型電站設(shè)備開展了遠(yuǎn)程診斷的研究。為了能夠提高遠(yuǎn)程診斷的準(zhǔn)確率，應(yīng)將網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與多媒體技術(shù)相結(jié)合，使相關(guān)人員能夠?qū)崟r地掌握站臺門的運(yùn)行狀況。多媒體技術(shù)不僅能夠為工作人員提供站臺門運(yùn)行的數(shù)據(jù)，而且還能提供相應(yīng)的音頻、圖像以及視頻，使診斷人員能夠全面地評判站臺門的故障類型。目前，我國遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能診斷系統(tǒng)的主要形式如圖1所示，通過無線GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)模塊以及現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)合，使工作人員能夠準(zhǔn)確地把握站臺門的運(yùn)行狀況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)站臺門出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)將通過無線GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)模塊將相關(guān)診斷信息告知現(xiàn)場維修運(yùn)營人員，使運(yùn)營人員能夠及時掌握故障位置，這將大大地提高維修人員的工作效率。

3.2 提高濾波處理技術(shù)，保證信號的穩(wěn)定性

站臺門的信息在傳遞過程中，往往會受到許多干擾信號的影響。因此相關(guān)人員應(yīng)注意消除干擾信息的影響，使工作人員能夠接受到完整的信號。目前，我國軌道交通方面主要使用時域濾波處理器進(jìn)行濾波消除。時域濾波可濾除一切時寬窄于設(shè)定濾波時寬的負(fù)向脈沖干擾信號，然而這種算法在為輸出信號提高穩(wěn)定性的同時也存在一個問題，那就是不可避免地造成了整體輸出信號在時間上延長一個濾波設(shè)定時長。所以時域濾波方法的局限性就在于濾波時長必須保持在一定限定內(nèi)，否則將引起信號的嚴(yán)重失真。時域濾波可設(shè)定的時間范圍為50ms及200ms。從另一個角度來講，時域濾波主要的目的是為了濾除指示輸出電平中的負(fù)向脈沖干擾，以保證顯示的準(zhǔn)確性，但是這些負(fù)向脈沖的出現(xiàn)其實也反映著站臺門系統(tǒng)的現(xiàn)實狀態(tài)和一些故障征兆，使所有的負(fù)向脈沖都能被準(zhǔn)確地記錄下來，以便于工程維護(hù)人員根據(jù)這些信息進(jìn)行及時的維護(hù)保養(yǎng)和故障設(shè)備更換。

3.3 增強(qiáng)對站臺門的實時監(jiān)控能力

為了能夠更好地保證站臺門的正常運(yùn)行，應(yīng)增強(qiáng)對站臺門的實時監(jiān)控能力。監(jiān)控軟件是站臺門綜合信息監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它綜合接收PLC的狀態(tài)采集的信息、無線通信模組的串口通信信息以及城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)讀取服務(wù)請求，將信息和請求進(jìn)行分析處理后通過動態(tài)圖形界面的方式展現(xiàn)在工業(yè)液晶顯示器上，同時將所有信息進(jìn)行分類存儲和分類管理，并將ISCS所需的數(shù)據(jù)信息根據(jù)相應(yīng)的通信協(xié)議發(fā)送出去。因此站臺門應(yīng)使用新型的傳感器實時監(jiān)控各設(shè)備的運(yùn)行情況，實現(xiàn)故障預(yù)警、精確定位以及快速維護(hù)保養(yǎng)的三位一體綜合信息管理和運(yùn)營管理。綜合監(jiān)控系統(tǒng)必須增強(qiáng)自身的數(shù)據(jù)綜合分析能力，結(jié)合運(yùn)營經(jīng)驗和人工智能技術(shù)建立計算機(jī)專家系統(tǒng)，為運(yùn)營和維保人員提供及時有效的幫助和提示。

3.4 加強(qiáng)總線技術(shù)與無線通信技術(shù)的研究

軌道交通站臺門的遠(yuǎn)程監(jiān)控需要將監(jiān)控到的信息通過總線來傳遞給相應(yīng)的工作人員，使工作人員能夠及時地判斷站臺門的故障類型。為此，近年來，我國加大對LON總線技術(shù)研究的投入，使總線能夠更好地傳遞信息，這將大大地提高智能診斷的準(zhǔn)確率，使相關(guān)的維修人員能夠明確故障類型。除加大總線的研究之外，我國還在積極地研究無線接入技術(shù)，這將大大降低數(shù)據(jù)信號在傳遞過程中受到的干擾，從而保證信息的完整性以及避免圖片或影像出現(xiàn)失真的現(xiàn)象。

3.5 完善智能診斷系統(tǒng)

對于軌道交通站臺門的遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能診斷系統(tǒng)而言，最關(guān)鍵的是智能診斷系統(tǒng)。雖然我國在智能診斷方面已經(jīng)取得一定的成就，但我國智能診斷技術(shù)仍然存在一些問題。例如故障診斷專家系統(tǒng)在獲取信息方面存在著不足，系統(tǒng)無法為故障診斷專家系統(tǒng)提供全面的相關(guān)信息，導(dǎo)致專家診斷系統(tǒng)無法準(zhǔn)確地判斷故障類型。因此，近年來，我國在診斷系統(tǒng)的知識獲取部分以及不確定推理方面都加大了研究力度，使診斷系統(tǒng)能夠自動地獲取最新的設(shè)備信息，從而提高智能診斷系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語

交通是人們生活中不可獲取的一部分，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們出行的機(jī)會越來越多，作為人們主要的交通方式之一，軌道交通的安全不容忽視。為了使軌道交通站臺門能夠更好地為旅客提供服務(wù)，我國有關(guān)科研人員應(yīng)加強(qiáng)對軌道交通遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能診斷系統(tǒng)的研究，使站臺門能夠正常運(yùn)行。

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作者簡介：趙忠（1981-），男，上海人，上海嘉成軌道交通安全保障系統(tǒng)股份公司中級工程師，研究方向：軌道交通地鐵站臺門電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計和研發(fā)、SCADA監(jiān)控系統(tǒng)及云平臺遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)。

（責(zé)任編輯：王 波）