摘要：我国铁路运输行业获得极快的发展，作为物资运输及人们出行的主要工具，铁路运输扮演着重要的角色，因此在速度不断提升的背景下，保障其安全运行就显得极为重要。其中保障铁路运行安全的主要设备之一为铁路信号设备，在机车运行中发挥着无可替代的作用，更是提升铁路运行效率以及能力的重要基础，我们可以看出研究设备故障诊断方法显得具有较强的现实意义。当前，国内出现的铁路信号故障种类较多，对其进行诊断的方式也多种多样。在此下，我们必须深入研究和分析常见的故障诊断方法。
关键词：信号设备; 铁路; 诊断方法;
由于铁路信号控制设备本身构成的复杂性，尤其是信号控制电路的复杂性，以及受设备使用和环境等因素的影响，实际造成设备故障的原因是很复杂的，具有明显的随机性和模糊性。因此，对于比较简单的设备故障可采用逻辑推理规则进行判断；对于复杂原因产生的故障，可采用集成的基础知识与模糊神经网络的方法进行判断。现今对铁路信号设备故障的诊断也不再拘泥于传统的方法，而有越来越多的高新技术与理念融入其中，提高了铁路信号设备故障诊断的质量。因此，有必要通过开发铁路信号设备故障诊断专家系统，为铁路信号技术人员根据故障状态及时分析排查故障原因，迅速处理设备故障，提高行车效率，提供辅助决策。而专家系统的核心是知识库，它使基于知识的系统具有智能性。知识库由结构化和有组织的知识块构成，用来存放某领域的理论知识、定义、法则及数据。因此，知识库的设计和建造对于专家系统尤为重要。
本文对铁道信号诊断的方法进行阐述，以期进一步提升国内铁路信号设备故障诊断的水平和质量，为铁路安全运行奠定良好的基础。
一、诊断专家系统的基本要求
1、实时反应。系统的实时性是指系统在固定时间内及时做出响应的能力, 这个固定时间预先并不知道。在信号设备运用中的故障诊断大致有3种情况: 第1种是当系统出现异常情况时, 设备仍然能够保持原来的状态正常运行,在这种情况下, 需要专家系统及时作出判断,是否提示设备维护人员进行处理; 第2种是当系统出现异常情况时,系统转为在次优条件下运行,这会降低系统的可靠性, 在一定时间内不及时处理可能会导致设备降级使用甚至停用, 在这种情况下, 需要专家系统在严重问题发生前,用最短的时间查明原因,使设备维护人员有足够的时间进行处理; 第3种是故障发生后,专家系统能够立即制定出故障查找思路,甚至确定具体的故障位置和故障点,帮助设备维护人员快速处理故障、压缩延时。因此,信号故障诊断专家系统必须具有快速的推理能力和实时判断能力。
2、信息合理采集与快速处理。在信号故障诊断专家系统中,信息基本都是连续的和时变的,且信息量很大。由于故障诊断专家系统的诊断结果依赖于故障征兆,而提取故障征兆的前提是监测系统无遗漏地捕捉到异常信号,并进行合理的系统处理,所以在动态情况下,需要随时监视对象的运用状态,按照一定的频率进行信息采集,一旦有需要的信息出现就自动采集, 即使在推理的过程中也是如此。系统采集的设备信息大多是原始数据,在推理过程中需要一些特征信息,因此需要对原始数据进行加工处理,这就需要在系统设计上能够适应这一变化,与相关的动态检测、数据采集、信号分析等系统有机结合,当信息量大且需要处理的信息量多时, 要充分利用有用信息, 减少重复, 通过提高处理器的速度或者多个处理器并行推理, 提高系统的执行速度。
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3、具备较完善的知识库。专家系统的知识库是关键内容,有些问题必须加以高度重视和避免,知识的不完整性、术语的不规范性、某些知识的不正确性等, 这些都会影响知识库的质量和专家系统的应用效果。这就需要系统设计人员对信号专业知识和实践经验有详尽地了解, 建立完善的知识库,而且知识库的修改和维护性要强,不但具备检查库内知识是否正确、是否存在矛盾、是否存在冗余等问题的功能, 而且要提供用户参与开发、管理数据库的手段, 使工程师、领域专家和设备维护人员都能很方便地对知识库进行修改、扩充和完善。同时,必须形成一套有效的维护体制和服务体制,及时听取维护人员的反馈意见,不断对系统进行优化,包括对数据进行修改、替换、更新、合并和删除, 增减知识库的规则和条件,对推理策略和逻辑判断进行改进等。
二、设备故障诊断方法
1、 故障解析模型技术。解析模型法指的是依托数理统计、解析函数等相关方法综合处理信息的方法。这种方法的基础为解析数学模型，然后对此进行诊断，依托解析模型法对数学模型进行科学的建立是一种实用的方法。所以当铁路信号系统出现故障后，系统的输出、输入关系随之而改变。在此方法中使用的高科技技术比较显著，很多具有较强研发能力和较高水平的人员参与系统的研发和建设，能够在复杂环境下的突发故障模型进行科学的处理。在检测和处理故障的过程中应该对此方法多加考虑和使用，以便于科学的拔除故障。在检测铁路信号故障的时候，使用这种方法能够为解决措施提供有效的途径。
2、 人工智能设备故障检测技术。控制系统诊断设备故障的时候主要是对人的思维逻辑进行模拟，然后经过复杂的罗辑思维把需要诊断的问题予以解决，此方法在实践中表现出显著的优点。在解决问题过程中使用人工智能方法，可以有效的排除和解决信号设备中存在的故障。同时，要想保障解决故障的效率和水平，还可以结合传统的故障处理办法，由于此方式非常新颖，能够准确的定位故障并科学的解决，所以在实际工作中使用的比较广泛。在铁路信号设备故障检测领域引入思维逻辑方法是未来的发展趋势，其比较适合对模糊知识进行表达，以符合人逻辑思维的方式进行推广和普及。检测和维修铁路信号设备故障过程中人工智能技术是今后的主要措施，更是检测技术发展的重要方向，应该对工作的重点、难点进一步明晰，以全面发展技术为指导，最终实现铁路信号设备的稳定运行。
3、专家诊断分析法。专家诊断法指的是在系统中把某一领域专家的知识和经验纳入，但是这种方法使用的领域较少，和人工智能诊断方法具有一定的相似性，其主要是综合的使用多种诊断技术进行诊断，实际运行的时候主要以专家的思维进行问题的考虑，以专家的思维进行问题的解决。此方法主要是对专家的思维进行模拟，这种方法能够把人为因素的干扰降低到最低，从而保障结果的精确性。但由于使用范围较窄，所以需要我们继续探讨和研究。
4、人工神经网络分析法。由于铁路信号设备故障具有较强的独特性，这为人工神经网络分析法的形成奠定良好的基础，这种方法指的是依托人脑思维和处理问题的方式，把人性化的思维赋给机器，然后对故障进行寻找，在使用这种方法的时候不需要把信息知识库建立，也不会因为处理对象具有较强的复杂性而在运算处理问题上出现问题，保障具有较高的处理效率。
铁路信号设备的故障处理一直是信号领域研究的重点，仅依靠人员的经验对设备进行维护不仅耗时耗力，而且可靠性较低。通过开发铁路信号设备故障诊断专家系统，可帮助信号维修人员对故障进行分析和诊断，提高预防和维修的水平，从而保证铁路列车运行安全。铁路信号设备故障诊断专家系统故障的准确性，依赖于知识库的准确和完整。随着铁路的发展，信号技术的不断完善，对知识库进行及时更新和维护变得越来越困难。因此，研究出更加智能和完善的专家系统将是今后的研究方向。
参考文献：
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[3] 黎想.专家系统在铁路信号设备故障诊断中的应用[J].电脑开发与应用,2015,(10)
论文作者:倪绍亮
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第10期
论文发表时间:2017/10/26
标签：设备论文; 故障论文; 专家系统论文; 方法论文; 故障诊断论文; 知识库论文; 系统论文; 《建筑科技》2017年第10期论文;