鐵路信號(hào)聯(lián)鎖故障診斷方法及應(yīng)用

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摘要：信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備是鐵路電氣系統(tǒng)中不可或缺的裝置，其穩(wěn)定運(yùn)行有利于保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩院涂煽啃?。信?hào)聯(lián)鎖設(shè)備的功能多樣，在檢測(cè)信號(hào)狀態(tài)、故障診斷等工作場(chǎng)景中均可使用。文章以鐵路信號(hào)聯(lián)鎖故障診斷方法為立足點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)例探討該類方法在工程中的實(shí)際應(yīng)用，通過本次對(duì)鐵路信號(hào)聯(lián)鎖故障診斷工作的梳理，希望給類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：鐵路信號(hào)；聯(lián)鎖設(shè)備；故障診斷

1工程概況

本工程全長(zhǎng)59.96km，共設(shè)車站41座，包含車輛段2座，停車場(chǎng)1座。具體有：A站12組聯(lián)鎖道岔和3股到發(fā)線，B站16組聯(lián)鎖道岔和5股到發(fā)線，其他車站均包含2組聯(lián)鎖道岔和2股到發(fā)線。信號(hào)設(shè)備技術(shù)形式采取聯(lián)鎖制式，即雙機(jī)熱備型微機(jī)聯(lián)鎖。

2聯(lián)鎖設(shè)備的概述及主要故障分析

2.1雙機(jī)儲(chǔ)備系統(tǒng)概述

（1）基本構(gòu)成。系統(tǒng)配置A、B兩臺(tái)計(jì)算機(jī)，功能分配方式為：一臺(tái)為主機(jī)，保持在線運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行期間切換開關(guān)后可將輸出引向外部；另一臺(tái)為備用機(jī)，正常情況下不運(yùn)行，處于備用狀態(tài)時(shí)，功能為檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。通過兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的協(xié)同運(yùn)行可有效應(yīng)對(duì)突發(fā)故障，實(shí)現(xiàn)高效切換。（2）工作原理。遵循的是雙機(jī)儲(chǔ)備原則，工作機(jī)與備用機(jī)的信息具有一致性，均可單獨(dú)運(yùn)行程序，期間產(chǎn)生的信息均可得到完整的記錄。首先開啟主用聯(lián)鎖機(jī)，若該裝置存在故障則及時(shí)觸發(fā)應(yīng)急機(jī)制，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)主備機(jī)的切換，以保證系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性。理想狀態(tài)下，工作機(jī)與備用機(jī)應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)無縫切換，但實(shí)際運(yùn)行狀況表明，其在切換時(shí)不可避免存在空檔時(shí)間。（3）故障監(jiān)測(cè)。通過軟硬件結(jié)合的方式共同完成故障監(jiān)測(cè)工作，其中比較法得到廣泛的應(yīng)用。雙機(jī)儲(chǔ)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2聯(lián)鎖設(shè)備的主要故障描述、診斷及處置

2.2.1機(jī)柜無法正常啟動(dòng)故障描述：監(jiān)控機(jī)、聯(lián)鎖機(jī)柜、維修機(jī)異常，三者均無法順利啟動(dòng)。診斷及處置：在確保聯(lián)鎖系統(tǒng)得到穩(wěn)定電源供應(yīng)的前提下，按規(guī)范開啟空氣開關(guān)，經(jīng)分析后準(zhǔn)確掌握電源屏處于正常供電時(shí)的實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)，再啟動(dòng)UPS，同時(shí)確保對(duì)外供電的穩(wěn)定性和可靠性；再開啟聯(lián)鎖、監(jiān)控機(jī)、維修機(jī)及控制臺(tái)，針對(duì)聯(lián)鎖系統(tǒng)做全面的檢查，以電源板的電源指示燈為分析依據(jù)，確認(rèn)其處于點(diǎn)亮的狀態(tài)。

2.2.2控制臺(tái)不顯示站場(chǎng)故障描述：控制臺(tái)呈黑屏狀態(tài)，或是發(fā)出“監(jiān)控A機(jī)通信中”的故障信息。診斷及處置：經(jīng)過檢查后確定視頻延長(zhǎng)線以及電源線（指連接至顯示器的部分）的接觸情況；對(duì)監(jiān)控A機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)做出準(zhǔn)確的判斷，即是否死機(jī)，若確有存在則重啟，若此過程中監(jiān)控A機(jī)藍(lán)屏，則通過CMOS系統(tǒng)將第一啟動(dòng)設(shè)為第二個(gè)電子盤，若經(jīng)過此操作后可正常啟動(dòng)，則表明第一個(gè)電子盤異常運(yùn)行，可對(duì)其采取換新措施。

2.2.3后備電源UPS故障故障描述：UPS無法正常亮燈，可見面板呈紅燈報(bào)警。診斷及處置：在UPS滅燈的情況下按壓開機(jī)鍵，通過此方式看其是否可正常啟動(dòng)；若UPS電池負(fù)載容量報(bào)警，應(yīng)當(dāng)從兩個(gè)角度展開分析，一是UPS系統(tǒng)的輸入電源運(yùn)行情況，二是設(shè)備帶載狀態(tài)下的運(yùn)行情況；對(duì)于電池饋電告警的情況應(yīng)切換配電箱的開關(guān)，將其轉(zhuǎn)至檢修位，此機(jī)制下可通過電源屏向系統(tǒng)供電，給UPS電池的更換創(chuàng)造良好條件；持續(xù)按壓電源按鈕1~2s，以保證UPS可接收到信號(hào)，從而進(jìn)入自檢模式，此后若UPS各指示燈均無異常，設(shè)備便可向外供電，期間無論是電池的容量燈還是UPS輸出顯示燈，均要維持綠色的狀態(tài)。

2.2.4控制臺(tái)顯示全站紅光帶（1）故障描述：控制臺(tái)發(fā)出報(bào)警，即“維修機(jī)通信中斷”，同時(shí)車站監(jiān)控也處于異常狀態(tài)，存在紅光帶顯示的情況。診斷及處置：將維修機(jī)關(guān)閉，全站紅光帶消失，意味著此時(shí)的設(shè)備可維持正常運(yùn)行狀態(tài)，但依然需加強(qiáng)對(duì)光交換機(jī)的檢查，存在異常則及時(shí)換新，再將其與維修機(jī)連接，使監(jiān)控機(jī)恢復(fù)至正常運(yùn)行狀態(tài)。（2）故障描述：整座車站處于異常狀態(tài)，存在全站紅光帶顯示現(xiàn)象；除此之外，24V電源A斷路器打落、聯(lián)鎖機(jī)柜I/O板無法正常運(yùn)行。診斷及處置：?jiǎn)?dòng)24V電源A斷路器，針對(duì)性地圍繞各I/0電源模塊（24V）展開檢測(cè)，根據(jù)結(jié)果作出判斷，若均無輸出意味著故障的出現(xiàn)與該電源模塊無輸出有關(guān)。針對(duì)此問題，需斷開I/0電源模塊（24V）開關(guān)，經(jīng)檢查后對(duì)電源模塊采取換新操作，使設(shè)備恢復(fù)正常。

2.2.5因主機(jī)與備機(jī)未同步而引發(fā)的故障（1）故障描述：“FCX-Ⅰ未同步”報(bào)警顯示。診斷及處置：首先考慮的是聯(lián)鎖機(jī)主備機(jī)的FCX-Ⅰ運(yùn)行燈，若呈現(xiàn)出紅燈的顯示狀態(tài)，則意味著聯(lián)鎖機(jī)存在故障，應(yīng)當(dāng)關(guān)閉該機(jī)電源，復(fù)位系統(tǒng)，約數(shù)分鐘后RUN運(yùn)行燈呈黃燈的顯示狀態(tài)，出現(xiàn)此現(xiàn)象后意味著備機(jī)已經(jīng)結(jié)束信息的同步操作，整機(jī)設(shè)備可恢復(fù)正常。（2）故障描述：“FCX-Ⅰ待機(jī)”報(bào)警。診斷及處置：檢查備用機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，可根據(jù)其FCX-Ⅰ運(yùn)行燈（RUN）顯示情況進(jìn)行判斷，若呈綠色且伴有閃爍現(xiàn)象說明機(jī)器待機(jī)，再進(jìn)一步針對(duì)分機(jī)籠的FFC1展開檢查，可以得知ERR呈紅燈，按壓FFC1復(fù)位按鈕，約數(shù)分鐘后運(yùn)行燈呈黃色，意味著此時(shí)備機(jī)已經(jīng)結(jié)束信息的同步作業(yè)，設(shè)備可恢復(fù)正常。

2.2.6聯(lián)鎖設(shè)備FCX-Ⅰ系無法作為主機(jī)而運(yùn)行故障描述：聯(lián)鎖設(shè)備FCX-Ⅰ系運(yùn)行期間，監(jiān)控機(jī)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)表現(xiàn)出FCX-Ⅰ通信中斷報(bào)警的情況，觸發(fā)聯(lián)鎖機(jī)做出動(dòng)作，隨即切換至FCX-Ⅱ系。診斷及處置：經(jīng)檢測(cè)后可知，Ⅰ系運(yùn)行期間多次存在丟包的情況，在該異常狀態(tài)持續(xù)10s以上后系統(tǒng)會(huì)對(duì)其做出判斷，使FCX-Ⅰ系轉(zhuǎn)為備機(jī)。通過對(duì)運(yùn)行日志的分析，可知I系光貓性能欠佳為關(guān)鍵成因，經(jīng)換新后I系便可轉(zhuǎn)變?yōu)檎顟B(tài)，通信功能可使用。

2.3故障診斷方法

（1）傳統(tǒng)診斷方法。以技術(shù)人員為主要操作者，憑借其技能和經(jīng)驗(yàn)探尋故障的發(fā)生機(jī)理，是較為常見的故障診斷方法，但其精準(zhǔn)度不足，且人力資源投入量較大。（2）信號(hào)處理法。基于設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建信號(hào)模型，可實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的分析，從中提取具有參考價(jià)值的信息，包含振幅、頻率等，由此展開故障診斷工作。通過信號(hào)處理法的應(yīng)用，可有效縮短故障診斷的時(shí)間，效率有所提高。（3）模型解析法。以數(shù)學(xué)模型為主要工具，圍繞選定的診斷對(duì)象展開數(shù)理統(tǒng)計(jì)、函數(shù)解析等操作，從中判斷被測(cè)信息，以便分析故障[1]。但需強(qiáng)調(diào)的是，數(shù)學(xué)模型容易受到信息不全面等因素的制約，由此出現(xiàn)構(gòu)建難度大、精準(zhǔn)度不足的情況，得到的故障診斷結(jié)果也易出現(xiàn)精度不足的現(xiàn)象。（4）人工智能診斷方法。以遺傳算法、模糊邏輯等現(xiàn)階段前沿技術(shù)為支撐，再結(jié)合具有可行性的傳統(tǒng)技術(shù)，以更加智能化的方式完成故障的識(shí)別、分析及預(yù)測(cè)操作，是較為主流的方法，也是重點(diǎn)發(fā)展方向。

3典型鐵道信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用

（1）故障診斷專家系統(tǒng)。在現(xiàn)階段的鐵路信號(hào)聯(lián)鎖故障診斷工作中，故障診斷專家系統(tǒng)取得廣泛的應(yīng)用，其、集多個(gè)模塊于一體，其中知識(shí)庫與數(shù)據(jù)庫的基本功能在于完整保存故障信號(hào)，而借助該模塊內(nèi)的信息可做出相應(yīng)的推理操作，產(chǎn)生的測(cè)試信息可借助顯示屏這一載體而完整呈現(xiàn)[2]。通過對(duì)鐵路運(yùn)行期間信息的采集與處理，做出是否存在故障的判斷，若存在則進(jìn)一步探究，明確其成因、影響范圍以及發(fā)展趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上由技術(shù)人員采取針對(duì)性的處理措施，在安全的環(huán)境中高效解決問題。（2）故障樹分析方法。在鐵路聯(lián)鎖裝置的故障診斷工作中，還普遍應(yīng)用到故障樹的分析方法，其能夠較為全面分析故障具體成因，實(shí)現(xiàn)各事件與故障的串聯(lián)，形成邏輯關(guān)系圖，如圖2所示。再根據(jù)該圖所給出的信息做出判斷，加以處理，在短時(shí)間內(nèi)解決故障。故障診斷技術(shù)的核心目標(biāo)在于消除內(nèi)外部因素對(duì)聯(lián)鎖系統(tǒng)所造成的不良影響，從而使其維持正常運(yùn)行狀態(tài)。容錯(cuò)計(jì)算機(jī)軟、硬件冗余技術(shù)均是不可或缺的技術(shù)，通過多重技術(shù)的應(yīng)用有助于提高聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性，保證聯(lián)鎖系統(tǒng)乃至鐵路整體系統(tǒng)的運(yùn)行安全性和可靠性[3]。（3）解析模型法。以診斷對(duì)象的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過解析函數(shù)等方法的綜合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的有效處理，從中精準(zhǔn)探尋故障的成因，再采取相適應(yīng)的處理措施，以達(dá)到解決故障、恢復(fù)聯(lián)鎖系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的效果。

4結(jié)語

綜上所述，鐵路系統(tǒng)的運(yùn)行是一項(xiàng)高度復(fù)雜的工作，信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備在其內(nèi)部組成中具有重要作用，鑒于該類設(shè)備故障影響范圍較大的情況，需要以合理的方法對(duì)其做出診斷，在明確成因后采取針對(duì)性的處理措施。作為工程技術(shù)人員，首先需要重視技術(shù)的引入，采取合適的診斷方法，并在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，切實(shí)提高診斷技術(shù)的應(yīng)用水平，給故障診斷以及處理工作提供可靠的技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇濤.探究鐵道信號(hào)連鎖設(shè)備的故障診斷[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017（10）：78-79.

[2]金正忠.淺談鐵路信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備的故障診斷[J].中國(guó)新通信，2020（6）：137.

[3]胡東成.鐵路信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備的故障分析[J].通訊世界，2016（11）：109.

作者：魏韜 單位：中鐵四局集團(tuán)電氣化工程有限公司