铁路信号设备自动诊断故障问题研究

摘要：铁路信号设备，主要包括车站信号、行车自动化指挥系统、驼峰调车控制，区间信号等内容，想要在列车运行过程中，通过信号指示保证列车运行的安全，就需要对铁路信号设备进行合理应用，实现车辆的集中调度。本文主要探讨了铁路信号设备自动化故障诊断过程中常见的故障类型，并制定出了合理的自动化解决方案，希望提高铁路行车的安全性。

关键词：铁路信号设备;自动诊断;故障问题;研究分析

铁路信号技术的合理应用，是保证铁路行车安全的基础，想要全面提高铁路区间和车站的车辆通过能力，就需要做好铁路信号设备的自动化故障诊断，保证铁路运输的经济效益。近年来，铁路信号设备正朝向专业化和自动化发展，为了提升铁路运输效率，需要结合车辆的运行状态和信号设备的使用情况，及时发布运行指令，对铁路信号设备的故障诊断问题进行深入探讨。

一、铁路信号设备常见故障类型

道岔故障、轨道电路故障和信号机故障是常见的铁路信号设备故障类型，因此，在进行自动化故障诊断工作开展的过程中，需要仔细分析三种故障的产生原因，且结合车辆的运行状态和信号设备的使用情况，对铁路信号设备常见故障类型进行深入探究。

1、道岔故障：主要表现为不能自动转换、无法自动显示所处在的位置等情况，主要分为硬件故障和软件故障。道岔故障的排除并没有详尽的计划与措施，需要工作人员结合以往的故障排除经验，对道岔故障进行检测与维护。硬件故障的主要形成原因是道岔的结构问题，例如：道岔尖轨不贴合、出现道岔变形等，硬件故障会影响列车的正常通行。软件故障主要是信号系统在运行过程中判断道岔出现故障，所有通过故障区的列车都会提前主动停车，软件道岔故障会自动封锁铁路的运行状态，在规定的线路上出现障碍物，禁止列车通行。道岔故障发生后，管理人员所下达的车辆行进指令将无法运行，道岔故障需要尽早抢修，防止区段通行问题对铁路交通运营造成影响。

2、轨道电路故障：主要表现为轨道继电器的电压问题，工作人员在进行故障排除的过程中需要根据信号设备的所处位置，了解轨道继电器的使用情况，一般情况下，轨道继电器会出现电压过高、电压过低和无电压三种状态，轨道电路故障问题的排除需要进行深入分析。轨道电路故障主要分为：开路故障和短路故障，开路故障的产生主要是各種设备的断线问题，例如：端子线路松动接触不良、送受电端电缆出现断线、限流电阻出现断线、保险连接不良等问题。工作人员在进行故障检查与维护过程中，需要对电缆、轨道变压器、适配器等器材之间的连接线进行检查，如果没有从中找出故障发生的影响因素，就需要在与钢轨连接的电源引接线和钢轨接续线处寻找原因。短路故障的发生主要是变压器内部的线圈出现短路、轨道区段范围内设置的绝缘出现破损、补偿电容击穿等问题，在进行故障检查和排除时需要了解适配器、轨道变压器的连接线接触情况，需要注意，短路故障还可能引发电源引接线、尖轨连接杆绝缘等设备连接处出现其他故障，要提前做出预防。

3、信号机故障：主要表现为红灯故障显示、允许灯光故障显示问题，工作人员在对此故障进行检查与维护时，需要对室内故障情况和室外故障情况进行分别分析，判断故障发生的主要影响因素。铁路行车站内的轨道众多，道路交叉情况较为复杂，为了更好的保证铁路信号设备与道岔、进路保持顺序一致，需要形成铁路信号联锁。信号机故障就是铁路信号联锁设备中最常见的故障类型，当信号机的灯泡和灯座接触不良时，就会发生信号灯忽明忽灭的现象，当灯丝熔断后，会导致断路器跳闸，信号机自动灭灯等问题，控制台的信号显示器经常伴有闪光现象，如果车站允许灭灯，不放开信号机，就难以发现故障问题。

二、铁路信号设备自动诊断措施

1、道岔故障自动化诊断。为了保证诊断数据的准确化，诊断结果的清晰化，需要建立解析模型，在运用解析模型诊断法时，会涉及到物理、函数的基本知识，因此相关工作人员，需要不断提高自身的数学解析能力，通过信息技术的应用，建立数学模型判断故障类型。一旦出现系统故障，模型系统的输入和输出就会出现变化，根据变化规律对故障内容进行判断，通过对模型的观测与分析，结合模型内容的变化规律，判断出铁路信号中的某个系统是否存在运行故障，当发现故障隐患时，及时的制定出解决方案。通过模型获取信号设备诊断相关的知识，对历史故障数据进行整理、对比，通过工程师之间的交流和学习，判断信号系统运行出现的故障原因，满足系统运行的基本要求，故障数据库具有较强的层次性，因此需要对系统中存在的运行故障记录和维修记录进行连接，判断故障发生节点。

2、轨道电路故障自动化诊断。可以通过模糊逻辑和人工神经网络的应用，开展人工智能故障诊断，与传统的诊断记忆相结合，自动化识别轨道电路的运行状态，对可能出现的故障类型进行预测，并通过推理和分析，制定出合理的预防方案。人工智能故障诊断法通常被应用到复杂故障问题的解决过程中，首先需要设立故障诊断信息平台，将传统的故障维修模式向系统预测维修模式进行转变，通过互联网信息资源的有效整理，研发团队之间的资料共享，能够打破传统的故障出现后维护的工作形式。借助人工智能的高效运行思维，开展可视化故障远程指导工作体系，并与维修人员进行协同作业，当出现轨道电路故障时，应急中心的技术专家可以快速的与故障现场建立联系，指导维修人员从容应对，及时的提供维修方案，降低维护费用，减少道路运行损失。

3、信号机故障自动化诊断。信号机灭灯会影响到控制台的指挥作用，因此需要制定形象化、具体化的检测方案，在列车信号机记录时，对信号灯的指示情况进行观察，显示器完成指示后，禁止灯光显示，立刻进行显示恢复，这一故障现象可以判断为允许灯光灭灯。一般情况下信号机故障产生的原因是灯泡出现双断丝或灯泡和灯座之间出现接触不良等，需要结合故障发生的频率，对老化的设备硬件进行升级，实现智能化远程集中控制。

三、铁路信号设备故障诊断专家系统

为了更好的实现自动化故障诊断，减少人力投入，可以建立专家诊断系统。

铁路信号设备故障诊断专家系统，是在自动化技术的应用基础上实现的，专家系统会通过信号危机对铁路信号设备的运行情况进行监控，定期进行系统数据传输，通过信息技术的应用，对得到的运行数据进行预处理，通过人机接口，将信息数据内容整理到系统知识库，并对数据情况进行推理分析，定期开展自动化知识库维护工作，不断创新系统解释机制。专家系统数据库会将铁路信号设备相关部件的工作内容存放在对应的服务器上，通过工作人员对客户端的统一使用，进行浏览器自主访问，实现对专家系统的统一化操作，专家系统不需要安装额外的分析软件，只需要简单的远程操控，就能够进行自动化故障实时诊断。只有专家系统的维护功能需要通过管理员权限来操作，系统的其他功能只需要使用人员只通过浏览器访问，就能够查询信息内容，还可以通过服务器终端，进行新功能的开发与应用。

总结：

综上所述，铁路信号设备常见的故障类型有道岔故障、轨道电路故障和信号机故障，因此，在进行故障检查与维护过程中，需要借助自动化技术的有效应用，建立故障诊断专家系统，及时判断故障问题产生的根本原因，并制定图出理的解决措施，保证铁路行车安全。

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作者简介：姓名：罗松植，男（1981.08-）壮族，广西来宾人，学历：大学本科 职称：高级工程师 研究方向：铁道信号

基金项目：柳州铁道职业技术学院2021年度校级立项项目.站内电码化实训系统设计与实现.编号2021-KJA05