試論鐵路信號系統(tǒng)智能監(jiān)測技術(shù)

李元琴

摘 要：鐵路信號智能監(jiān)測系統(tǒng)對鐵路運行有著重要影響，關(guān)系到鐵路信號數(shù)據(jù)的采集、傳輸?shù)攘鞒?。當前，我國在鐵路信號監(jiān)測領(lǐng)域的成果眾多，相繼得到了其他國家的肯定，但仍有較大的進步空間。對此，該文針對鐵路信號智能檢測系統(tǒng)技術(shù)和現(xiàn)狀，對構(gòu)建智能化模型和建立智能化監(jiān)測系統(tǒng)的基本架構(gòu)環(huán)節(jié)進行了分析研究，提出了未來發(fā)展構(gòu)想及關(guān)鍵點。

關(guān)鍵詞：鐵路信號；智能監(jiān)測；監(jiān)測系統(tǒng)

中圖分類號：U284 文獻標志碼：A

近年來，我國鐵路呈現(xiàn)爆發(fā)式的發(fā)展現(xiàn)象，鐵路總里程已超過10 000 km，鐵路安全運行速度也居世界前列。在鐵路飛速發(fā)展的背景下，智能信號監(jiān)測系統(tǒng)更加重要。建立智能化的鐵路信號監(jiān)測系統(tǒng)，是鐵路安全運行的重要保障，也是我國鐵路發(fā)展的重點工作之一。

1 我國鐵路信號監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 我國鐵路信號監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀

CSM信號監(jiān)測系統(tǒng)是一種四級三層結(jié)構(gòu)，通過數(shù)據(jù)總線可以采集電纜、軌道、信號機等設(shè)備的工作信息，然后與ZPW-2000軌道電路等設(shè)備進行連接分析，從而獲取需要的監(jiān)測信息。此外，CSM信號監(jiān)測系統(tǒng)還可用于數(shù)據(jù)的儲存、狀態(tài)的記錄等，是一種十分便利的監(jiān)測技術(shù)。

各列控子系統(tǒng)擁有不同的監(jiān)測和處理功能。象RBC維護終端主要用于監(jiān)測RBC系統(tǒng)的工作狀態(tài)，及C3列車的運行狀態(tài)，JUR司法記錄器主要用于記錄列車運行數(shù)據(jù)，TSRS終端則用于診斷和維護TSRS故障。不同的子系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，為列車的安全運行提供保障。

1.2 國外鐵路監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢

國外的鐵路監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在2個方面：一是有完善的中央調(diào)度系統(tǒng)，可以統(tǒng)一管理線路故障和信號故障，并且可以對雨量、風速等運行環(huán)境進行分析，以合理地調(diào)整運行狀態(tài)；二是對列車以外的設(shè)備進行監(jiān)測，象軌道電路、信號機等設(shè)備、岔道口等。相比而言，國外的鐵路信息監(jiān)測體系更加完善，有更好的監(jiān)測效果。

2 我國鐵路信號監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題

2.1 缺乏數(shù)據(jù)共享體系

由于信號設(shè)備與通信網(wǎng)管之間沒有建立起信息共享體系，導致故障發(fā)生時信號數(shù)據(jù)并不能充分發(fā)揮作用。我國主要通過CSM-R系統(tǒng)實現(xiàn)鐵路運輸?shù)恼{(diào)度與控制，該系統(tǒng)承載著車-地傳輸業(yè)務(wù)。當前高鐵運行中故障發(fā)生率很高，大大影響了高鐵的安全運行，這種情況的出現(xiàn)很大程度上源于信號數(shù)據(jù)沒有傳輸?shù)秸{(diào)度控制系統(tǒng)，當故障發(fā)生時不能對故障原因和部位進行定位，導致故障處理非常緩慢。

2.2 缺乏互聯(lián)性

互聯(lián)性低是我國鐵路信號監(jiān)測系統(tǒng)的一塊短板，各子系統(tǒng)之間缺乏溝通，信息之間缺乏交流。結(jié)合我國當前的實際情況，信號集中監(jiān)測系統(tǒng)是主要的監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)Χ囗椩O(shè)備進行全面監(jiān)測。但RBC終端與DMS監(jiān)測設(shè)備缺乏互通性，各項監(jiān)測數(shù)據(jù)之間沒有相互關(guān)聯(lián)，當設(shè)備出現(xiàn)故障時很難做到綜合分析，也無法進行自我修復。

2.3 缺乏智能化分析和管理

不能對設(shè)備運行狀態(tài)進行分析和預測，暴露出了我國鐵路信號監(jiān)測系統(tǒng)智能化程度低的缺點。各項監(jiān)測信號數(shù)據(jù)都儲存在鐵路信號系統(tǒng)的儲存空間里，但卻沒有相關(guān)的軟件對數(shù)據(jù)進行分析和處理，無法根據(jù)歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)我國鐵路信號監(jiān)測的規(guī)律，造成鐵路信號系統(tǒng)的建設(shè)缺乏經(jīng)驗積累。

2.4 系統(tǒng)運行缺乏協(xié)調(diào)性

協(xié)調(diào)性差主要表現(xiàn)為電務(wù)調(diào)度指揮和檢測系統(tǒng)之間缺乏結(jié)合，對故障的檢測分析沒有與過程監(jiān)控、施工計劃和結(jié)果處理等環(huán)節(jié)相關(guān)聯(lián)。與外國相比，當前我國缺乏綜合、高效地總調(diào)度系統(tǒng)，各項監(jiān)測信息未能集中到該調(diào)度系統(tǒng)中，導致無法全面分析列車運行狀態(tài)。

3 構(gòu)建我國鐵路信號智能監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)想

3.1 構(gòu)建智能化模型

要想促進我國鐵路信號監(jiān)測系統(tǒng)的智能化，就必須構(gòu)建智能化的監(jiān)測模型，通過模型模擬信號檢測分析方式，由此獲得分析數(shù)據(jù)，促進智能化監(jiān)測系統(tǒng)的建立。智能化模型的構(gòu)建包括5個方面。

（1）建立數(shù)據(jù)信息匯總數(shù)據(jù)庫，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行綜合分析。我國當前已經(jīng)建立了眾多分散的信號監(jiān)測點，如果利用先進的通信技術(shù)將各監(jiān)測點獲取的數(shù)據(jù)進行整合，就可以為總調(diào)度系統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)人員提供對比分析的數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的有效價值。

（2）建立智能化數(shù)據(jù)分析處理平臺，對集中后的數(shù)據(jù)進行智能化處理和分析。該平臺的建立必須要以數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)庫建設(shè)為基礎(chǔ)，只有將信息集中到數(shù)據(jù)庫中，才能提供全面的數(shù)據(jù)信息，智能化分析才能具備廣泛性和準確性。

（3）促進通信系統(tǒng)和信號監(jiān)測系統(tǒng)的一體化，將通信網(wǎng)管的監(jiān)測數(shù)據(jù)融合到一起。當子系統(tǒng)發(fā)生故障時，必須通過通信網(wǎng)管和信號監(jiān)測系統(tǒng)的信息共享，才能進行全面的問題分析，發(fā)現(xiàn)故障所在。

（4）對歷史數(shù)據(jù)進行建模分析以發(fā)掘其價值。歷史數(shù)據(jù)中包括了很多未知的故障信息。只有對歷史數(shù)據(jù)進行建模分析才能獲取經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)我國列車運行中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，并盡早做好防護工作或優(yōu)化列車和輔助設(shè)備的設(shè)計，以推動鐵路系統(tǒng)的建設(shè)。

（5）將調(diào)度系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，利用數(shù)據(jù)庫對各監(jiān)測點的信息進行匯總和處理，為調(diào)度中心的調(diào)度工作提供數(shù)據(jù)參考，以增強調(diào)度中心的控制能力，提高鐵路運行效率。

3.2 建立智能化監(jiān)測系統(tǒng)的基本架構(gòu)

結(jié)合國外的建設(shè)經(jīng)驗，智能化監(jiān)測系統(tǒng)實際上就是應(yīng)用于車站、電務(wù)段和電務(wù)處的綜合工作系統(tǒng)，三者處于不同的層面。在車站層面，智能化監(jiān)測系統(tǒng)的作用是對數(shù)據(jù)信息進行整合和同步，將初步分析整合后的數(shù)據(jù)上傳至電務(wù)段。在電務(wù)段層面，智能化監(jiān)測系統(tǒng)則是用來將車站上傳的信息轉(zhuǎn)化為電務(wù)段所需要的數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)故障將自動報警，并將故障信息和相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到電務(wù)處。電務(wù)處所掌握的信息除了電務(wù)段上傳的信息外，還包括CSM-R、DMS等檢測系統(tǒng)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。智能化監(jiān)測系統(tǒng)在電務(wù)處層面的作用仍然是數(shù)據(jù)匯總和轉(zhuǎn)化，但難度更高，信息量更大。

由上述可知，智能檢測系統(tǒng)的基本架構(gòu)包括4個特點：一是數(shù)據(jù)的綜合性和共享性；二是具有故障智能分析能力；三是對歷史信息進行建模，對故障進行分析預測；四是各項系統(tǒng)之間存在高度的互聯(lián)性，可大大提高鐵路調(diào)度及運行效率。

4 構(gòu)建鐵路信號智能檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵點

4.1 由分散向集中，由低級向高級

首先應(yīng)當將信息匯總至數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)進行分析整合，然后要根據(jù)分析目標，手動補充相關(guān)參數(shù)，最后為電務(wù)處提供正確的調(diào)度信息。

4.2 合理分工，設(shè)立安全等級

與列車運行直接相關(guān)的設(shè)備要設(shè)立較高的安全等級，相應(yīng)的信號檢測工具應(yīng)當與其他系統(tǒng)的監(jiān)測工具相隔離，對不同的設(shè)備進行專業(yè)化分工。與列車運行不直接相關(guān)的輔助設(shè)備，則可以使用多功能、綜合性的監(jiān)測工具，相應(yīng)的安全等級較低。

4.3 統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，設(shè)立數(shù)據(jù)規(guī)范格式

根據(jù)信號監(jiān)測點分散、數(shù)據(jù)難以集中等客觀要求，要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范標準和數(shù)據(jù)傳輸接口，只有這樣才能提高數(shù)據(jù)信息的共享性。同時，統(tǒng)一接口有利于模塊設(shè)備的擴充，為更高級的監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

4.4 確保網(wǎng)絡(luò)安全

智能化監(jiān)測系統(tǒng)的建立必定要以網(wǎng)絡(luò)平臺為基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)本身安全性差，信息容易外泄。因此，必須要設(shè)置專門人員監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，維護網(wǎng)絡(luò)安全，制定嚴格的安全維護措施，防止黑客的惡意進攻。

5 結(jié)語

鐵路信號系統(tǒng)在鐵路建設(shè)中發(fā)揮了重要作用，不僅能夠保證我國鐵路運輸?shù)陌踩头€(wěn)定，同時還能推動我國的經(jīng)濟發(fā)展。盡管我國鐵路信號系統(tǒng)檢測技術(shù)尚不完善，還有巨大的發(fā)展空間，但仍不能否認其自身的作用。我國要加大對鐵路信號系統(tǒng)檢測技術(shù)的研究力度，構(gòu)建先進完善的檢測系統(tǒng)，推動鐵路信號系統(tǒng)檢測工作的有序進行。

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