地铁信号联锁设备的故障诊断

地铁信号联锁设备的故障诊断

敬谊见

敬谊见

成都地铁运营有限公司四川成都610000

摘要：地铁信号设备是保障地铁运输安全的关键设施，同时也是在列车安全运营的前提下使运输效率提高和地铁员工劳动条件得以改善的重要设备，为了使地铁车站信号设备无故障工作得到保障，很有必要采取一定的措施对地铁的安全运营及故障进行监测和诊断。保障地铁运行时旅客的人身安全，达到国家对轨道交通系统建设和运营的要求。

关键词：地铁信号系统；信号联锁故障；行车安全

1、地铁联锁系统的优点及特点

地铁联锁系统通过微处理器或计算机这些主要技术配合相关设备实现联锁功能，在联锁机内部以CPU主板为整个系统核心，其通过联锁运算功能，实现道岔转换、进路排列、信号开放等控制命令。LOCK系统在设计时具有自己的特点和优点，具体如下面所述：可靠性设计，该系统的电路板选取高可靠性高品质元器件。满足联锁系统抗电磁和防雷等干扰要求，拥有端口防雷、线路防雷及电源防雷，故可于重雷区可靠稳定地工作。安全故障设计，该系统采用了“反应故障、组合故障、固有故障三种安全技术。故相对于具有一种安全技术的联锁系统来说具有更强安全性。NISAL技术，该技术在基本传统逻辑（联锁逻辑）之外运行，提出了一种相对独立性的安全校核。并且NISAL技术与“2取2”技术综合运用，将使该系统比传统“2取2”技术更加安全。冗余工作原理，因设计模块化，该系统采用双UPS、双网、IPS等整体冗余结构，故当某个或者多个内部子系统出现故障时，该系统都能自动重组，进而可靠稳定地工作。

2、地铁信号联锁设备诊断技术

信号联锁系统与设备在不断发展中，虽然iLOCK系统具有各种技术优势，但在系统运行过程中，故障仍时有发生，且由于故障诊断技术不完善，经常导致故障发生的不可预知或故障发生后的原因难以查明。因此，对联锁系统故障诊断技术的研究仍需不断的深入和改进。人为操作故障、产品质量故障以及设备失修故障等问题都有可能导致地铁信号设备出现故障，从地铁信号设备故障处理技术发展的角度出发，主要阐述下列4类地铁信号联锁设备故障的诊断方法：依据设备故障机理，信号设备维修人员根据经验分析、判断现场，并对故障进行处理的传统故障诊断技术；通过利用信号模型对可测信号进行分析，从而检测出故障的信号处理法，这种方法虽然简单但是容易出现错判和漏判故障；以精确数学模型为基础，运用数学分析方法，处理诊断被测信息的方法是解析模型法，这种方法由于非线性的特征，使用范围和效果被很大的限制；在目前信息和计算机技术技术的带动下，利用遗传算法、专家系统、模糊逻辑和神经网络进行故障辨识、状态识别和状态预测的人工智能故障诊断法，这种方法能够很大的提高故障预防和状态维修水平。

3、故障诊断技术的典型应用

3.1故障树分析法

对造成地铁信号联锁设备系统故障的诸多原因进行分析，并对系统特定事件与其各个子系统或各个部件故障事件之间的逻辑关系，用树枝状逐级细化即故障树的方法进行表示，称为FTA（故障树分析）法。通过对地铁信号联锁设备系统故障原因发生的概率和各种可能的组合方式进行确定，从而为故障分析和诊断提供辅助决策工具。故障诊断专家系统主要是由以下几个方面组成的：数据库、解释机构、知识库、用户界面和知识获取机构。用来存放有关领域问题的数据和推理过程中得到的各种中间状态及目标功能的是数据库；通过回答用户提出的问题，使系统用户对推理过程更透明，是解释机构的主要作用；知识库是用来存放求解问题的专家系统的知识存储器；用户界面的主要作用是交换系统和外界之间的信息与通信；知识获取机构通过把知识输入到知识库中，建立性能良好的知识库来达到功能的实现。为了查出系统是否发生故障以及故障发生部位，需要利用知识库所存储的知识，并用推理机对实时数据推理分析，然后评价和决策故障诊断结果，排除故障后，继续重复以上过程。由于具有成熟的系统结构，专家系统是目前应用最多的设备故障诊断系统。

3.2联锁系统的应用

联锁系统不仅可以进行设备故障的诊断和报警，又可以扩大工作人员对列车的控制范围，联锁系统的主要应用有：计算机联锁系统故障报警，主要有较强的自我发现及记录再现的作用；区间自动控制系统故障报警的主要功能是能够通过对地铁的运行状态进行监督，检测故障并及时报警；地铁信号微机监测，通过在线监测联锁电路动作过程中模拟量、开关量和等其他数据，并对数据进行分析、判断，从而达到提高地铁信号设备的可靠性与安全性，实现故障预防的目的；）调度监督，检测信号设备的重复参数，报警可能的设备故障和潜在的行车事故，为电务维修提供可靠依据；CTC（调度集中）具有一定的自检能力，使地面工作人员对列车的控制与监督范围不断扩大。

4、地铁信号联锁设备存在的问题和未来的发展

4.1地铁信号联锁设备存在的问题

近年来随着新的学科发展成果在地铁信号联锁设备故障诊断中不断应用，故障诊断技术发展迅速，但是，由于联锁关系不是简单的与或非逻辑控制关系，而且具有较高的可靠性和安全性方面的要求，因此道岔和信号机与计算机联锁系统、电气集中设备以及区间自动控制系统之间的联锁控制联系，必须保证故障-安全导向原则，这就使许多新的故障诊断理论在实际中的应用被制约。

4.2地铁信号联锁设备未来的发展

由于学科本身的特点和上面提出的问题，地铁信号联锁设备未来的发展有以下几个方面：

（1）故障诊断专家系统将趋于成熟，虽然目前联锁设备故障诊断专家系统应用在一些领域，但是存在范围窄、规模小的问题。为了实现资源共享、在线故障监测、诊断以及对故障进行快速处理，可以将计算机联锁系统中的维修机或者信号微机监测系统与专家系统结合起来。

（2）基于故障诊断技术融合的方法，这种方法不仅能处理不确定知识又能克服专家系统获取知识的难题，由于故障诊断知识的模糊性，它能够利用神经网络自学习能力强和模糊逻辑的长处，从而达到实现故障模糊诊断的目的。

（3）BIT（机内测试）技术，根据其发展过程，机内测试可分为智能技术和常规技术。为了提高机内测试的综合能力以及设备效能，使维修费用降到最低，智能技术通过在在设计、检测、诊断、决策等阶段，采用智能技术与理论来实现；常规技术主要包括模拟电路技术、通用的BIT技术以及数字电路技术3个方面。

（4）检测诊断智能化技术，通过利用基于VXI总线的“虚拟仪器”技术、信号处理技术、传感器技术和计算机技术等构成智能化检测诊断技术。为了实现实时检测联锁设备各个组成部分、提高检测效率以及减少人为操作带来的不稳定性，智能化、数字化和可视化贯穿于从激励的产生到测试及诊断结果输出的过程之中。

5、结束语

随着地铁运输量的不断增大，运行速度的不断提高，对地铁信号设备的安全性和可靠性的要求也要随之提高。这就促使工作人员对地铁信号联锁设备故障的诊断进行研究，目前信号设备故障可以通过计算机联锁系统、区间自动控制系统以及电气设备达到故障报警和自检的功能，在故障报警、数据逻辑判断以及地铁信号状态监测中微机监测作用巨大。而且，为了解决信号联锁设备进行故障诊断的问题，在地铁所处环境和自身系统复杂的条件下，在地铁信号联锁设备中应用智能诊断技术和容错控制技术较好的解决了这一问题。

参考文献

[1]刘伯鸿.地铁信号联锁设备的故障诊断[J].信息技术，2011.

[2]郎福.铁道信号联锁设备的故障诊断[J].科技风，2013（5），276.