鐵路信號聯(lián)鎖故障診斷方法及應(yīng)用

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摘要：信號聯(lián)鎖設(shè)備是鐵路電氣系統(tǒng)中不可或缺的裝置，其穩(wěn)定運行有利于保證鐵路運輸?shù)陌踩院涂煽啃?。信號?lián)鎖設(shè)備的功能多樣，在檢測信號狀態(tài)、故障診斷等工作場景中均可使用。文章以鐵路信號聯(lián)鎖故障診斷方法為立足點，結(jié)合工程實例探討該類方法在工程中的實際應(yīng)用，通過本次對鐵路信號聯(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；聯(lián)鎖設(shè)備；故障診斷

1工程概況

本工程全長59.96km，共設(shè)車站41座，包含車輛段2座，停車場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。信號設(shè)備技術(shù)形式采取聯(lián)鎖制式，即雙機熱備型微機聯(lián)鎖。

2聯(lián)鎖設(shè)備的概述及主要故障分析

2.1雙機儲備系統(tǒng)概述

（1）基本構(gòu)成。系統(tǒng)配置A、B兩臺計算機，功能分配方式為：一臺為主機，保持在線運行狀態(tài)，運行期間切換開關(guān)后可將輸出引向外部；另一臺為備用機，正常情況下不運行，處于備用狀態(tài)時，功能為檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。通過兩臺計算機的協(xié)同運行可有效應(yīng)對突發(fā)故障，實現(xiàn)高效切換。（2）工作原理。遵循的是雙機儲備原則，工作機與備用機的信息具有一致性，均可單獨運行程序，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，若該裝置存在故障則及時觸發(fā)應(yīng)急機制，在短時間內(nèi)實現(xiàn)主備機的切換，以保證系統(tǒng)運行狀態(tài)的穩(wěn)定性。理想狀態(tài)下，工作機與備用機應(yīng)當實現(xiàn)無縫切換，但實際運行狀況表明，其在切換時不可避免存在空檔時間。（3）故障監(jiān)測。通過軟硬件結(jié)合的方式共同完成故障監(jiān)測工作，其中比較法得到廣泛的應(yīng)用。雙機儲備系統(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機柜無法正常啟動故障描述：監(jiān)控機、聯(lián)鎖機柜、維修機異常，三者均無法順利啟動。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)分析后準確掌握電源屏處于正常供電時的實際運行特點，再啟動UPS，同時確保對外供電的穩(wěn)定性和可靠性；再開啟聯(lián)鎖、監(jiān)控機、維修機及控制臺，針對聯(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)，確認其處于點亮的狀態(tài)。

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

2.2.3后備電源UPS故障故障描述：UPS無法正常亮燈，可見面板呈紅燈報警。診斷及處置：在UPS滅燈的情況下按壓開機鍵，通過此方式看其是否可正常啟動；若UPS電池負載容量報警，應(yīng)當從兩個角度展開分析，一是UPS系統(tǒng)的輸入電源運行情況，二是設(shè)備帶載狀態(tài)下的運行情況；對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，從而進入自檢模式，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控制臺顯示全站紅光帶（1）故障描述：控制臺發(fā)出報警，即“維修機通信中斷”，同時車站監(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：將維修機關(guān)閉，全站紅光帶消失，意味著此時的設(shè)備可維持正常運行狀態(tài)，但依然需加強對光交換機的檢查，存在異常則及時換新，再將其與維修機連接，使監(jiān)控機恢復至正常運行狀態(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)鎖機柜I/O板無法正常運行。診斷及處置：啟動24V電源A斷路器，針對性地圍繞各I/0電源模塊（24V）展開檢測，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)。針對此問題，需斷開I/0電源模塊（24V）開關(guān)，經(jīng)檢查后對電源模塊采取換新操作，使設(shè)備恢復正常。

2.2.5因主機與備機未同步而引發(fā)的故障（1）故障描述：“FCX-Ⅰ未同步”報警顯示。診斷及處置：首先考慮的是聯(lián)鎖機主備機的FCX-Ⅰ運行燈，若呈現(xiàn)出紅燈的顯示狀態(tài)，則意味著聯(lián)鎖機存在故障，應(yīng)當關(guān)閉該機電源，復位系統(tǒng)，約數(shù)分鐘后RUN運行燈呈黃燈的顯示狀態(tài)，出現(xiàn)此現(xiàn)象后意味著備機已經(jīng)結(jié)束信息的同步操作，整機設(shè)備可恢復正常。（2）故障描述：“FCX-Ⅰ待機”報警。診斷及處置：檢查備用機器的運行狀態(tài)，可根據(jù)其FCX-Ⅰ運行燈（RUN）顯示情況進行判斷，若呈綠色且伴有閃爍現(xiàn)象說明機器待機，再進一步針對分機籠的FFC1展開檢查，可以得知ERR呈紅燈，按壓FFC1復位按鈕，約數(shù)分鐘后運行燈呈黃色，意味著此時備機已經(jīng)結(jié)束信息的同步作業(yè)，設(shè)備可恢復正常。

2.2.6聯(lián)鎖設(shè)備FCX-Ⅰ系無法作為主機而運行故障描述：聯(lián)鎖設(shè)備FCX-Ⅰ系運行期間，監(jiān)控機在某個時間點表現(xiàn)出FCX-Ⅰ通信中斷報警的情況，觸發(fā)聯(lián)鎖機做出動作，隨即切換至FCX-Ⅱ系。診斷及處置：經(jīng)檢測后可知，Ⅰ系運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)會對其做出判斷，使FCX-Ⅰ系轉(zhuǎn)為備機。通過對運行日志的分析，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)驗探尋故障的發(fā)生機理，是較為常見的故障診斷方法，但其精準度不足，且人力資源投入量較大。（2）信號處理法?；谠O(shè)備運行數(shù)據(jù)構(gòu)建信號模型，可實現(xiàn)對信號的分析，從中提取具有參考價值的信息，包含振幅、頻率等，由此展開故障診斷工作。通過信號處理法的應(yīng)用，可有效縮短故障診斷的時間，效率有所提高。（3）模型解析法。以數(shù)學模型為主要工具，圍繞選定的診斷對象展開數(shù)理統(tǒng)計、函數(shù)解析等操作，從中判斷被測信息，以便分析故障[1]。但需強調(diào)的是，數(shù)學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別、分析及預測操作，是較為主流的方法，也是重點發(fā)展方向。

3典型鐵道信號聯(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、集多個模塊于一體，其中知識庫與數(shù)據(jù)庫的基本功能在于完整保存故障信號，而借助該模塊內(nèi)的信息可做出相應(yīng)的推理操作，產(chǎn)生的測試信息可借助顯示屏這一載體而完整呈現(xiàn)[2]。通過對鐵路運行期間信息的采集與處理，做出是否存在故障的判斷，若存在則進一步探究，明確其成因、影響范圍以及發(fā)展趨勢，在此基礎(chǔ)上由技術(shù)人員采取針對性的處理措施，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，在短時間內(nèi)解決故障。故障診斷技術(shù)的核心目標在于消除內(nèi)外部因素對聯(lián)鎖系統(tǒng)所造成的不良影響，從而使其維持正常運行狀態(tài)。容錯計算機軟、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)的運行安全性和可靠性[3]。（3）解析模型法。以診斷對象的數(shù)學模型為基礎(chǔ)，通過解析函數(shù)等方法的綜合應(yīng)用實現(xiàn)對信息的有效處理，從中精準探尋故障的成因，再采取相適應(yīng)的處理措施，以達到解決故障、恢復聯(lián)鎖系統(tǒng)穩(wěn)定運行的效果。

4結(jié)語

綜上所述，鐵路系統(tǒng)的運行是一項高度復雜的工作，信號聯(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其做出診斷，在明確成因后采取針對性的處理措施。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)上進行優(yōu)化，切實提高診斷技術(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

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

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

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

作者：魏韜 單位：中鐵四局集團電氣化工程有限公司