对地铁信号联锁设备故障诊断技术的研究

摘要：地铁信号联锁系统是地铁最为关键的安全相关子系统之一，现阶段，为了进一步保证联锁设备安全可靠运行，关于对地铁信号联锁设备故障诊断技术正在不断的发展。本文阐述了信号联锁系统的相关概念和对信号联锁设备故障诊断的技术以及应用，最后根据目前联锁设备的发展提出发展中存在的问题和未来的发展趋势，对地铁信号联锁设备的发展起到一定借鉴作用。

关键字：地铁信号、设备、故障诊断技术

中图分类号： U231+.7 文献标识码： A 文章编号：

引言

地铁信号设备是指挥地铁安全运行, 提高载客效率, 改善地铁员工工作条件的关键设施，确保地铁信号设备安全可靠, 对地铁运行安全有极其重大的意义。因此，为保证地铁信号设备安全正常的工作, 采取有效的措施监测其实时运行状态并做出故障诊断分析亦成为非常重要的环节。

地铁信号联锁系统设备的概述

联锁系统的概念

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。

本文主要介绍iLOCK智能安全型计算机联锁系统（iLOCK系统），此系统是建立于“2取2”一般的安全系统结构之上，另再增独立性“故障--安全”等校验模块、并采取NISAL专利技术，进而构建为智能安全形式的2*2取2型微机联锁系统。

联锁系统的优点及特点

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。

（3）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。

（4）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。

地铁信号常用的故障诊断技术

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。目前常用的信号故障诊断技术如表1。

表 1 常用地铁信号故障诊断技术表

故障诊断技术的应用

常用诊断技术的应用

（1）故障树分析法

此方法时通过分析可能导致故障的各种因素，将其表示成系统特定某些事件和它各个子系统以及各个部件自身的故障事件间的系统逻辑框图（为故障树），并确定故障原因间各种可能出现的组合方式和发生机率，此法是故障诊断与分析的辅助工具。

（2）专家系统故障诊断法

此法一般由用户界面、解释机构、推理机、数据库、知识库和知识获得机构组成。推理机根据知识库中有关知识以及数据库中数据做出运用和推理，来诊断系统中是否发生故障，以及发生何种故障，并对诊断结果做出评价与决策，等此故障被排除之后，再重复上述过程。

（3）故障诊断及容错控制

故障诊断将提高系统中安全性与可靠性。比较典型应用为容错微机联锁控制体系，此系统通过选取容错计算机硬、软件冗余相关技术以增强联锁系统的安全性与可靠性。

其他诊断技术的应用

（1）微机联锁系统中故障报警，此系统已有比较强的在线自诊断、自监测、及时找出故障并记录再现这些功能。

（2）区间列车自动控制和故障报警，实时跟踪行驶地铁运行状态, 并对其跟踪报警。

（3）微机监测地铁信号，以提高地铁信号质量和可靠性与达到能够预防故障等目的, 于原有微机监测检测基础上,开发出新型高技术微机监测检测系统。

（4）调度监督，检测信号设备仪器重复参数,将可能出现的设备故障做出诊断和报警, 对于潜在的那些行车事故做出报警, 积累与统计再分析此信号技术的参数, 对电务维修给出了可靠依据。

存在问题与发展趋势

近些年虽然信号故障诊断技术迅速发展, 但地铁信号联锁对可靠性与安全性要求很高，并不是简单的“和”、“非”逻辑控制关系，其有一些特殊性要求，故制约一些新故障诊断技术的发展和在实际的应用。以下针对发展中的问题提出几项未来发展趋势。

（1）专家故障诊断系统趋于成熟

此系统虽有一定应用, 但是其规模、应用范围有限。若将信号计算机监测系统与微机联锁系统之中的维修机都与专家系统很好结合,以达到各设备间信息实现共享、互补优势、在线动态、实时故障查询与诊断。

（2）故障诊断方法融合技术

此技术克服专家系统所获取知识遇到的瓶颈，并可以对不确定的知识做出处理，以及融合神经网络与模糊逻辑的长处，以实现对各种故障的具体模糊诊断。

（3）对机内进行测试技术

此技术分常规技术与智能技术。常规技术包含模拟电路与一般数字电路技术。后者经过决策、诊断、检测、设计等阶段选取的智能理论和技术，在不同层面增强综合效能，以提高设备使用效能，进而减少维修费用。

（4） 远程故障的诊断技术

此技术可实现图像功能、储存记录、自诊断以及强化自监测。可依据联锁系统自身特点，及时发现、处理故障，以保证地铁安全，进而提高其运输效率。

（5） 检测诊断技术的智能化

此技术选取信号处理、动态测试、传感器、计算机以及“虚拟仪器”等这些技术，检测的过程和方法从开始激励的去产生至测试和输出的诊断结果都实现可视化、数字化和智能化，对于联锁设备各种组成部件进行实时检测，以达到降低人为操作所带来各种不稳定性，进而提高其检测的准确率。

结束语

对地铁信号联锁各种设备出现的故障诊断技术是一项广泛长期研究的课题。目前微机联锁系统对于信号设备出现的各故障具有自身的一定检查与报警能力。并且微机监测对于地铁信号状态的在线监测和数据的判断以及故障报警之中都发挥着强大的作用。我们从长远的角度看, 因地铁系统本身特点与环境因素这些复杂的限制条件,常规故障诊断、微机监测方法及基于专家系统等诊断技术都难以足够满足信号设备安全性、可靠性诊断要求, 未来故障诊断及容错控制等技术的快速发展和智能诊断方法的应用等等新技术都是值得期待的解决地铁信号联锁出现故障时的诊断和控制的有效技术与途径。

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