信号设备运用状态及故障统计分析系统

李韶聪

（国能朔黄铁路发展有限责任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

随着铁路行业的不断发展，列车速度的不断提高，运载能力的不断增强，列车密度的不断加大，运与修的矛盾日益激化。如果可以在信号设备故障前就发现设备的故障隐患，并及时的进行检修，这样就大大减少信号设备故障的发生，有效减少设备故障对运输的干扰，为运输争取时间。并且，对信号设备使用状况了解的越清楚，设备维修便可以做得更及时，不断压缩故障处理时间。因此，朔黄铁路积极探索维修模式的转变，研发一种掌握铁路信号设备使用状况的监测系统，为信号设备实现状态修奠定基础。

1 技术需求

1.1 微机监测数据分析过车过程

微机监测数据是系统主要分析数据源，首要目标是从这些纷繁复杂的数据中分析出真实的过车过程。还原信号设备的运用、动作过程。

1.2 信号设备运用过程分析设备异常

通过对信号设备运用过程的分析，捕捉到设备异常信息，并在设备发生故障之前做出预警提示，减少故障发生，体现预防为主的养护理念。

1.3 对故障设备进行准确定位

对于现场信号设备维护实际需求，仅能够判断发生故障，是远不够的，还应该指明故障的性质、发生的位置点。系统结合专家经验，通过对故障现象、联锁状态的逻辑分析，能够在站场平面图中标注出故障设备位置，并提供详细的故障处理意见，为现场信号设备维护人员的故障处理提供及时有效的指导。

1.4 根据设备故障分布规律做出预防性维护计划

从经过检修确认后的设备隐患、故障的统计结果中，分析出设备质量下降和发生故障的一般规律，对同型号、同厂家、同批次的设备进行预防性维修。

2 技术关键

研究的技术关键在于铁路站场形式各不相同，信号设备种类繁多，解决系统的通用性问题是系统开发的关键。通过借助人工智能技术原理、借鉴他人经验，建立信号专家知识库。经过信号专家系统的多年应用情况表明，建立信号专家知识库支持系统通用性的实现，降低了系统的推广应用成本，缩短了应用工程周期。

3 技术实施

3.1 道岔搬动频次采集

根据现场设备使用情况，将实时采集的开关量、模拟量、道岔功率曲线等数据进行转义校验，校验正确后进行解析并存储至内存。通过系统基础数据、知识库的支撑，对其进行数据综合分析并进行可靠性判断（包含是否断表示、1DQJ 是否动作等因素），得出科学且准确的道岔扳动频次数据并记录至文件。再将该文件数据组成TCP 协议数据包，将数据包通过TCP 协议上传至服务器。同时，该通信连接间以TCP 心跳协议确保网络通道的畅通，当检测到网络不畅通时，连接会断开并尝试重新连接，直到再次建立通信连接，以此保证数据的可靠性。在接收到数据后，对其协议包进行拆包操作并对数据进行校验，校验正确的数据进行转换后存储至数据库中，以此完成道岔搬动频次采集。

3.2 道岔过车频次采集

根据现场设备使用情况，将实时采集的开关量、模拟量、道岔功率曲线等数据进行转义校验，校验正确后进行解析并存储至内存。通过系统基础数据、知识库的支撑，对其进行数据综合分析并进行可靠性判断（包含是否存在分路不良现象等因素），得出科学且准确的道岔过车频次数据并记录至文件。再将该文件数据组成TCP 协议数据包，将数据包通过TCP 协议上传至服务器。同时，该通信连接间以TCP 心跳协议确保网络通道的畅通，当检测到网络不畅通时，连接会断开并尝试重新连接，直到再次建立通信连接，以此保证数据的可靠性。在接收到数据后，对其协议包进行拆包操作，并对数据进行校验，校验正确的数据进行转换后存储至数据库中，以此完成道岔过车频次采集。

3.3 轨道电路过车频次采集

根据现场设备使用情况，将实时采集的开关量、模拟量、道岔功率曲线等数据进行转义校验，校验正确后进行解析并存储至内存。通过系统基础数据、知识库的支撑，对其进行数据综合分析并进行可靠性判断（包含是否存在分路不良现象、调列车进路判断等因素），得出科学且准确的轨道电路过车频次数据并记录至文件。再将该文件数据组成TCP 协议数据包，将数据包通过TCP 协议上传至服务器。同时，该通信连接间以TCP 心跳协议确保网络通道的畅通，当检测到网络不畅通时，连接会断开并尝试重新连接，直到再次建立通信连接，以此保证数据的可靠性。在接收到数据后，对其协议包进行拆包操作，并对数据进行校验，校验正确的数据进行转换后存储至数据库中，以此完成轨道电路过车频次采集。

3.4 信号机开放频次采集

根据现场设备使用情况，将实时采集的开关量、模拟量、道岔功率曲线等数据进行转义校验，校验正确后进行解析并存储至内存。通过系统基础数据、知识库的支撑，对其进行数据综合分析并进行可靠性判断，得出科学且准确的信号机开放频次数据并记录至文件。再将该文件数据组成TCP 协议数据包，将数据包通过TCP协议上传至服务器。同时，该通信连接间以TCP 心跳协议确保网络通道的畅通，当检测到网络不畅通时，连接会断开并尝试重新连接，直到再次建立通信连接，以此保证数据的可靠性。在接收到数据后，对其协议包进行拆包操作，并对数据进行校验，校验正确的数据进行转换后存储至数据库中，以此完成信号机开放频次采集。

3.5 信号机开放时间采集

根据现场设备使用情况，将实时采集的开关量、模拟量、道岔功率曲线等数据进行转义校验，校验正确后进行解析并存储至内存。通过系统基础数据、知识库的支撑，对其进行数据综合分析并进行可靠性判断，得出科学且准确的信号机开放时间数据并记录至文件。再将该文件数据组成TCP 协议数据包，将数据包通过TCP协议上传至服务器。同时，该通信连接间以TCP 心跳协议确保网络通道的畅通，当检测到网络不畅通时连接会断开并尝试重新连接，直到再次建立通信连接，以此保证数据的可靠性。在接收到数据后，对其协议包进行拆包操作并对数据进行校验，校验正确的数据进行转换后存储至数据库中，以此完成信号机开放时间采集。

3.6 道岔实时曲线采集

根据现场设备使用情况，将实时采集道岔功率曲线，对其进行数据转义并校验后，将原始数据通过TCP 协议上传至服务器。同时，该通信连接间以TCP 心跳协议确保网络通道的畅通，当检测到网络不畅通时，连接会断开并尝试重新连接，直到再次建立通信连接，以此保证数据的可靠性。在接收到实时原始数据后，对其协议包进行拆包操作，并对数据进行转义校验，校验正确的数据再与所采集到的道岔曲线配置文件整合，以定位设备并根据特定格式正确解析数据。

3.7 全体模拟量实时采集

根据现场设备使用情况，将实时采集全体模拟量数据，对其进行数据转义并校验后，将原始数据通过TCP 协议上传至服务器。同时，该通信连接间以TCP 心跳协议确保网络通道的畅通，当检测到网络不畅通时，连接会断开并尝试重新连接，直到再次建立通信连接，以此保证数据的可靠性。在接收到实时原始数据后，对其协议包进行拆包操作，并对数据进行转义校验，校验正确的数据存储至文件。

3.8 故障障碍实时采集

根据现场设备的使用情况，将实时采集故障、障碍，并将数据（如站名、设备名称、发生时间、恢复时间、影响车列、责任介定、设备类别、故障性质等）通过TCP 协议上传至服务器。同时，该通信连接间以TCP 心跳协议确保网络通道的畅通，当检测到网络不畅通时，连接会断开并尝试重新连接，直到再次建立通信连接，以此保证数据的可靠性。在接收到故障、障碍数据后，对其协议包进行拆包操作，并存储至数据库中。

3.9 获取道岔设备数据接口

在接收到客户端请求后，系统对其请求数据进行校验并解析，从数据库中抓取指定道岔设备数据（包含定位过车次数、反位过车次数、道岔操纵次数），并按照统计条件进行统计运算，得到统计数据后按照指定列排序处理，再通过特定格式组成http协议包，通过http 请求响应客户端。

3.10 获取站内轨道电路数据接口

在接收到客户端请求后，系统对其请求数据进行校验并解析，从数据库中抓取指定站内轨道电路设备数据（包含轧车次数、调车轧车次数、列车轧车次数），并按照统计条件进行统计运算，得到统计数据后按照指定列排序处理，再通过特定格式组成http 协议包，通过http 请求响应客户端。

4 结论

该技术投入使用后，可以大大减少信号设备故障的发生，在设备出现不稳定情况时及时给出预报警信息，检修人员可以及时地对该设备进行检修，避免故障的发生。针对位置重要的设备，使用频次高的设备，系统根据使用时间和次数会给出维修提醒，避免了故障的发生。另外，当设备故障发生后，系统会给出故障发生的可能原因及处理指导意见，也可以查询历史故障记录及维修记录，大大缩短故障的处理时间。

根据铁路干线运力计算，平均影响运输每分钟可造成经济损失5 万元左右。按照每件故障影响运输20 min 计算，每件信号故障就会造成运输损失100 万元。该系统投入使用后，可减少设备故障，预计可使信号故障下降30%，这将大大提高铁路的运输收益。