铁道连锁装置的故障诊断方法研究

摘要：铁路运输过程中，铁道连锁装置具有重要的作用，直接关系到铁道运行的效率与安全性。由于受到诸多因素的影响，铁道连锁装置会出现故障，这些故障如果没有及时进行很好的检测与措施的处理，会对铁路运行产生重大的安全隐患。本文主要进行了铁道连锁装置的故障诊断方法与应用的研究工作，并对其发展趋势进行探讨，其在铁路运行中故障诊断中具有重要的工程意义。

关键词：铁道连锁装置，故障，诊断，方法

中图分类号： U491.2+27 文献标识码： A 文章编号：

引言

随着经济的不断发展，铁道行业也得到了突飞猛进的发展，尤其是高铁行业也得到了快速的发展。铁路运输是整个交通运输行业的脊梁，为国民经济提供良好的经济服务。铁路车站信号装置的运行情况直接关系到铁路运行的安全性以及运行的效率，是保障铁路运行管理的重要设备。在铁路运行的过程中，对铁路信号的监测与控制，保障铁路运输的的稳定性与安全性至关重要。在实际的运输过程中，由于受到诸多因素的影响，铁道信号设备会出现一些故障，例如产品质量故障。人为操作故障、设备运行故障等，这些故障如果没有及时进行很好的检测与措施的处理，会对铁路运行产生重大的安全隐患。为此，本文主要进行铁道信号连锁装置故障诊断方法的研究，具有重要的实践工程意义。

1.铁道连锁信号装置

随着技术的不断发展，铁道信号从布线逻辑的继电器连锁方法向着计算机连锁设备转变，改变了原有方式的效率低下，故障定位不准确、维修不方便等问题，在现在的铁路行业具有重要的作用。其主要由连锁机构、监控机器、执表机以及维修机，构成了一个完整的系统。其中连锁机构可以进行自动切换以及热备等，而其他监控机器可以进行调试维修。

整个计算机连锁信号可以有控制与检测模块，连锁控制模块，输入输出模块，通信模块。各个模块之间构成了一个统一的整体。信号在传递的过程中，通过一定的信号编码以及冗余技术，实现信道的安全性。另外对信号的输入环节采用光电隔离的方式，实现信号的防干扰的能力。

为了减少危险性，提高系统的安全性，可以采用相互关联的两重系统结构，利用安全性与可靠性的冗余措施，可以有效地减少设备发生故障时候，系统停止工作的概率。当系统运行的过程中，通过对现场道岔定反位控制、报警、轨道电路占用等方面检测，实现了列车运行的安全性与可靠性，其中最为重要的实验是进行进路连锁的检测。

2. 常见故障诊断方法

对铁道连锁信号故障的诊断方法可以有如下几个方面：

在铁道连锁信号的检测过程中，可以采用依靠相关的技术人员对设备的分析与判断，然后进行故障处理的传统故障诊断方法。例如有比较方法、校核方法、实验分析方法以及逐项排除方法等。

在计算机接收到信号后，通过对信号进行分析，检测出故障的方法在其故障诊断过程中也具有主要的作用。利用信号的回归分析、变换以及频谱等，可以得到信号的幅值以及频率等特征，从而得到故障位置。

也可以通过数学模型的方式，进行数学分析，解析模型的方式进行被测试的信号进行处理，此方法的适应性不强，应用范围受到数学模型的限制，应用范围不广泛。

通过对故障诊断对象进行模糊识别、状态识别与预测的方式进行故障智能诊断。方法有RBF神经网络、模拟数学、专家系统等与其他技术相结合的方式进行信号的诊断分析。此方法随着计算机的不断发展，得到了更加广泛的应用，实现了良好的数据分析能力与故障诊断，对设备的维修与预防具有重要的作用。

3.故障诊断方法的应用

3.1 计算机冗余容错机制

为了提高系统的可靠性与安全性，必须进行一定的故障诊断。主要通过计算机容错机制可以将计算机的软硬件进行冗余提高系统的安全性与可靠性，如图3-1所示。

图3-1 计算机容错结构

根据图3-1所示，安全冗余系统可以得到采用两个与门系统相互校核的方式实现信号的诊断与分析，可以有效地减少故障的危险性以及出现的概率。可靠性冗余系统可以采用或为备用的系统，当出现故障时候，系统运行停止出现的概率情况。也可以采用相互独立的不同版本的软件程序进行互相检验，并加上双机备用的结构进行，保证系统的安全性与可靠性。

例如：在铁路运行过程中，将信号传入到计算机，通过对不同的系统数据进行分析与比对，得到相关的波形以及特征信息，根据这些特征信息进行分析，可以判断运行的正常性以及发生故障的位置。

3.2 故障诊断专家系统

在铁道运输中，故障诊断专家系统也得到了广泛的应用，其主要的结构如图3-2所示：

图3-2 故障专家系统结构

可以得到由六部分组成，其中知识库与数据库是进行故障信息的存储，推理机将知识库中的知识进行运用，并将其推理后进行数据的解释分析，在界面上直观的显示出相关的测试信息。整个诊断的过程中，动态的将运行中的实时数据信息进行推理分析，来判断铁路运行过程中是否发生故障，发生了故障是在什么位置以及故障级别等，进行故障结果的判断与评价，为故障的排除提供了数据依据从而进行故障的处理。处理完成后，重复进行以上操作。这个系统在铁路设备检测过程中得到了广泛的应用，是一个比较实用的故障诊断系统，可以进行故障位置、故障类型与故障级别等的诊断与分析。

在铁路运行过程中，信号传递到计算机系统后，可以通过故障诊断专家系统，进行传递信号与知识库之间建立关联后，进行数据的存储、比对等操作后，通过一系列推理的方式进行数据分析，通过分析这些数据特征进行故障的判断，从而实现了整个故障的检测。

3.3故障树分析方法

故障树分析方法主要是采用逻辑的方式进行故障的分析，它是一种倒立树状的逻辑因果关系图的方式来进行描述各个事件之间的关系。本方法应用在铁路连锁装置的故障诊断中，通过对发生故障的诸多因素进行分析，建立起不同的事件与故障的逻辑关系图，通过此方式可以作为一种故障诊断与分析的方法之一。

例如：在铁道连锁装置中采用故障分析的方法首先进行系统的整体参数与状态熟悉，根据铁道连锁事故的统计来确定顶上事件，经过统计分析够确定铁道连锁事故发生的概率，并查到相关的因素与原因；然后根据原因的因果关系，画出故障树，然后进行分析得到事故发生概率。

3.4 铁路信号连锁系统应用

铁路信号连锁系统在运行过程中，通过对网络连接的工作状态进行监控。当某个网络节点发生故障时候，可以通过发出报警信息来提示相关人员，并进行故障的记录。在监视的过程中，对各类接口的运行情况包括电源电压，轨道接收电压以及电压波形曲线等，进行数据的分析得到结果，从而可以来预测出铁路信号连锁系统中存在的故障隐患。当在进行铁路连锁装置的进路测试环节，必须进行相反进路不能同时开放，保证进路能够正常的解锁的功能。

铁路信号计算机连锁系统可以进行铁路运行段的故障报警，系统报警以及铁路信号的过程监控，对设备的故障进行实时的检测与诊断，以报警的方式提示给相关的工作人员，从而实现对机车运行状态的监督。

3.5铁路信号连锁设备故障诊断方法发展

铁路信号连锁设备故障诊断方法虽然都得到了很广泛的应用，但是整体来说各个不同的方法都存在着一些不足的情况。故障诊断专家系统应用的范围比较局限，整体的应用性还是初级阶段，因此在故障检测环节将监视系统、维修机与专家系统实现有效的结合，能够准时的进行故障的查询与诊断是一个发展趋势。

随着技术的不断的发展，将常规技术与智能化技术相结合，实现多层次的有效地提高检测能力，提高智能化检测水平以及信息处理能力，便于诊断的数字化与可视化，减少费用以及人为的影响因素，提高检测的准确性。

同时可以采用远程故障诊断技术的方法进行监测、诊断、记录以及图形处理的功能，将故障诊断与容错控制技术有效地结合起来，根据连锁系统的特点，进行故障的及时处理，保证机车的安全与铁路运行的效率。

4.结语

铁路连锁装置由于受到诸多因素的影响，直接影响着铁路运行的安全与可靠性，因此进行故障诊断与检测至关重要。本文针对铁道信号连锁装置的故障常见方法以及应用发展进行研究，将故障诊断与冗余容错技术融入到设备的诊断过程中，有效地提高了信号连锁设备的故障诊断的能力。

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