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        鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)的分析與運(yùn)用

        2021-11-23 12:53:31武文龍
        商品與質(zhì)量 2021年19期
        關(guān)鍵詞:鐵路信號道岔故障診斷

        武文龍

        中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司天津電務(wù)段 天津 300140

        高速鐵路和城市軌道為人們的出行提供了便利,尤其是鐵路信號系統(tǒng)在技術(shù)和設(shè)備方面都出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢,對保證交通運(yùn)行的安全和提高運(yùn)行的效率具有重要的作用。為此,管理部門應(yīng)該掌握鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題,采取具有針對性的措施解決。

        1 鐵路信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)與功能

        1.1 微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)

        微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與存儲,使微機(jī)、存儲、監(jiān)控等設(shè)備能夠集成整合,分析、加工處理鐵路信號,憑借系統(tǒng)邏輯能力自動分析鐵路運(yùn)行數(shù)據(jù)。微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中運(yùn)用到傳感、計(jì)算機(jī)、通信、現(xiàn)場總線與智能技術(shù)等,能夠更加全方位地實(shí)施鐵路運(yùn)行過程監(jiān)測,詳細(xì)記錄鐵路運(yùn)行信號,分析故障信息,一旦發(fā)現(xiàn)安全故障可以及時(shí)預(yù)警,為鐵路系統(tǒng)電務(wù)運(yùn)行提供條件。

        1.2 微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)功能

        在鐵路運(yùn)行中,微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)能夠采集開關(guān)量、模擬量的數(shù)據(jù)信息,并且將其儲存到系統(tǒng)中繪制成圖,一旦發(fā)現(xiàn)故障信息便會立刻發(fā)出預(yù)警。采集的鐵路運(yùn)行數(shù)據(jù)也可以被編制為報(bào)表與狀態(tài)表等,為數(shù)據(jù)后期的加工處理提供便利。同時(shí),利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)墓δ?,可以為網(wǎng)絡(luò)傳輸信號與監(jiān)控所得數(shù)據(jù)。除此之外,微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)還能進(jìn)行人機(jī)對話與時(shí)鐘校對,確保鐵路系統(tǒng)在要求的時(shí)間范圍內(nèi)安全運(yùn)行。該系統(tǒng)的具體功能主要有兩個(gè)。①監(jiān)測鐵路信號。利用微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測鐵路信號變化,發(fā)現(xiàn)信號中潛在的危險(xiǎn)信息。以往采用的信號監(jiān)測方法,只是具備數(shù)據(jù)短期儲存功能,時(shí)間較長的數(shù)據(jù)無法在綜合分析中運(yùn)用,更不能發(fā)現(xiàn)其中存在的問題。利用鐵路信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng),能夠解決傳統(tǒng)監(jiān)測方法存在的問題。憑借計(jì)算機(jī)在信息儲存方面的優(yōu)勢,采集實(shí)時(shí)鐵路運(yùn)行設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù),展開動態(tài)監(jiān)測。采集到的大量數(shù)據(jù)能被全部儲存,作為鐵路運(yùn)行狀態(tài)分析的依據(jù),按照數(shù)據(jù)變化以及分析結(jié)果便可以了解當(dāng)前設(shè)備是否故障。若發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在異常,便可以及時(shí)通知檢修人員馬上處理,以免安全事故發(fā)生危及鐵路安全運(yùn)行。②監(jiān)測信號狀態(tài)。利用計(jì)算機(jī)檢監(jiān)測鐵路信號狀態(tài),能夠持續(xù)性的掌握鐵路信號情況,監(jiān)控所得數(shù)據(jù)上傳到計(jì)算機(jī)系統(tǒng),保證鐵路運(yùn)行數(shù)據(jù)的完整性。同時(shí),計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)比較客觀,很少會因?yàn)槿藶椴僮鲗?dǎo)致失誤,加上數(shù)據(jù)具有連續(xù)性,因此數(shù)據(jù)分析之后便可以了解存在的變化。鐵路運(yùn)行數(shù)據(jù)經(jīng)過對比,使檢修人員更加深入地了解鐵路運(yùn)行狀態(tài),發(fā)現(xiàn)其中是否存在安全隱患,若有安全隱患便可以及時(shí)將其排除。

        2 鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)展望

        2.1 故障診斷方法

        ①傳統(tǒng)診斷方法。以技術(shù)人員為主要操作者,憑借其技能和經(jīng)驗(yàn)探尋故障的發(fā)生機(jī)理,是較為常見的故障診斷方法,但其精準(zhǔn)度不足,且人力資源投入量較大。②信號處理法。基于設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建信號模型,可實(shí)現(xiàn)對信號的分析,從中提取具有參考價(jià)值的信息,包含振幅、頻率等,由此展開故障診斷工作。通過信號處理法的應(yīng)用,可有效縮短故障診斷的時(shí)間,效率有所提高。③模型解析法。以數(shù)學(xué)模型為主要工具,圍繞選定的診斷對象展開數(shù)理統(tǒng)計(jì)、函數(shù)解析等操作,從中判斷被測信息,以便分析故障。但需強(qiáng)調(diào)的是,數(shù)學(xué)模型容易受到信息不全面等因素的制約,由此出現(xiàn)構(gòu)建難度大、精準(zhǔn)度不足的情況,得到的故障診斷結(jié)果也易出現(xiàn)精度不足的現(xiàn)象。④人工智能診斷方法。以遺傳算法、模糊邏輯等現(xiàn)階段前沿技術(shù)為支撐,再結(jié)合具有可行性的傳統(tǒng)技術(shù),以更加智能化的方式完成故障的識別、分析及預(yù)測操作,是較為主流的方法,也是重點(diǎn)發(fā)展方向。

        2.2 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的設(shè)備及故障診斷

        信號設(shè)備故障診斷存在著不確定性和復(fù)雜性,在診斷的過程中可能會受到外界因素的影響,存在很大的不確定性。此外,信號設(shè)備由大量的元件組成,然而每個(gè)元件的電機(jī)性能也存在明顯的差異性,同時(shí)也會隨著外界環(huán)境發(fā)生變化,不能建立平穩(wěn)的模型。相關(guān)的研究顯示,采取機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的方式能夠挖掘隱藏的知識,之后通過這些知識來預(yù)知未來的數(shù)據(jù),是解決該問題的重要途徑。監(jiān)測系統(tǒng)采集到的原始數(shù)據(jù)的噪音性比較明顯,不能直接用于診斷和學(xué)習(xí),需要進(jìn)行進(jìn)一步的處理,能夠在一定程度上抑制噪音和降低維度。在特征提取的環(huán)節(jié),應(yīng)該應(yīng)用設(shè)備領(lǐng)域的專業(yè)知識,將設(shè)備的提取和故障類型緊密聯(lián)系,同時(shí)還應(yīng)該保證特征之間的相互獨(dú)立性。采取機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的方式能夠?qū)μ卣鲾?shù)據(jù)進(jìn)行分析,從而找到最佳的概率模型和求解算法,不斷優(yōu)化參數(shù)。此外,轉(zhuǎn)轍機(jī)是故障類型比較復(fù)雜的信號設(shè)備,主要的監(jiān)測量包括動作電流和功率等。需要對轉(zhuǎn)轍機(jī)故障診斷進(jìn)行研究,取得的效果比較顯著。對于各片段處理,可以通過信號處理方法來進(jìn)行穩(wěn)定的統(tǒng)計(jì)圖,如電流強(qiáng)度、噪聲水平和噪聲均衡度等。

        2.3 利用信號微機(jī)監(jiān)測技術(shù)中道岔電流曲線來判斷鐵路信號的故障

        在鐵路運(yùn)行交通系統(tǒng)的運(yùn)行發(fā)展中,鐵路信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中所顯示的道岔電流曲線主要反映的是道岔的運(yùn)行狀態(tài)。但是,在鐵路交通的運(yùn)行過程中,由于道路交通的運(yùn)行狀態(tài)的不同,使道岔的狀態(tài)也會有明顯的差異。因此,為了能夠保障鐵路交通的穩(wěn)定運(yùn)行,必須對道岔的狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷,以保障鐵路交通的穩(wěn)定運(yùn)行。通常,在當(dāng)?shù)啦淼碾娏鬏^高的情況下,表示當(dāng)前的道岔區(qū)域處于解鎖的狀態(tài),而當(dāng)?shù)啦硗瓿山怄i后,會自動進(jìn)入鎖閉的狀態(tài)中,而在這個(gè)過程中,電流值還是較高的。當(dāng)解鎖區(qū)的電流出現(xiàn)異常變化時(shí),表示當(dāng)前道岔區(qū)可能未完成正常的解鎖,而造成這種情況的原因,可能是因?yàn)榈啦肀旧淼臋C(jī)械阻力過大或壓力過大的原因,而導(dǎo)致道岔不能進(jìn)行正常的解鎖。

        3 結(jié)語

        信號微機(jī)監(jiān)測技術(shù)在鐵路信號系統(tǒng)中的應(yīng)用,能夠?qū)﹁F路交通在運(yùn)行過程中,所產(chǎn)生的各方面的信息進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的采集和處理,為鐵路交通的運(yùn)行發(fā)展,奠定相關(guān)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時(shí),應(yīng)用信號微機(jī)監(jiān)測技術(shù),能夠?qū)﹁F路電路系統(tǒng)中的電流變化做出實(shí)時(shí)的反饋,并結(jié)合電流變化曲線對軌道交通中的故障原因做出準(zhǔn)確的判斷,為鐵路交通的發(fā)展穩(wěn)定奠定了重要基礎(chǔ)。

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