鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修決策支持系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分析

馬建文

摘? 要：鐵路是我國(guó)重要的交通運(yùn)輸命脈，隨著我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)水平的不斷提升，人們對(duì)于交通運(yùn)輸?shù)囊笠膊粩嘣鲩L(zhǎng)，為了滿足人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)的交通運(yùn)輸需求，就應(yīng)該不斷強(qiáng)化信號(hào)設(shè)備檢修質(zhì)量，提升鐵路高效運(yùn)輸作業(yè)效率，促進(jìn)我國(guó)鐵路工作科學(xué)運(yùn)行。文章將從鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修決策支持系統(tǒng)整體構(gòu)架層次，對(duì)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框架進(jìn)行分析，并提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)實(shí)例分析驗(yàn)證手段，確保鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修決策支持系統(tǒng)的高效性與便捷性。

關(guān)鍵詞：鐵路;信號(hào)設(shè)備故障;檢修決策支持系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP182? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）03-0084-03

Abstract： Railway is an important lifeline of transportation in our country. with the continuous improvement of the level of social production in our country， people's demand for transportation is also increasing. In order to meet the transportation needs of people's daily life and production， we should constantly strengthen the maintenance quality of signal equipment， improve the efficiency of railway transportation operation， and promote the scientific operation of railway work in our country. This paper will analyze the implementation framework of the railway signal equipment fault maintenance decision support system from the overall framework level， and put forward the system design scheme， through the example analysis and verification means to ensure the high efficiency and convenience of the railway signal equipment fault maintenance decision support system.

Keywords： railway; signal equipment failure; maintenance decision support system

鐵路信號(hào)是保障鐵路安全的重要組成部門，科學(xué)高效的鐵路信號(hào)檢修工作是鐵路檢修工作的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修都是利用人工手段開(kāi)展檢修的，受到檢修人員專業(yè)素養(yǎng)、工作經(jīng)驗(yàn)等主管影響，往往很難對(duì)復(fù)雜的鐵路信號(hào)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行故障明確，在一定程度上很難滿足鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修工作需求。因?yàn)殡S著社會(huì)發(fā)展和鐵路交通組織的發(fā)展，導(dǎo)致鐵路信號(hào)系統(tǒng)日漸復(fù)雜，其復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人工故障檢修的范圍。在信息技術(shù)、科技技術(shù)不斷發(fā)展的當(dāng)下，社會(huì)各個(gè)層次都積極開(kāi)展了信息化發(fā)展，鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修工作也乘著信息化的東風(fēng)，積極進(jìn)行了信息化系統(tǒng)革新。本文將針對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修決策支持系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)分析研究。

1 系統(tǒng)總體構(gòu)架分析

在開(kāi)展鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修決策支持系統(tǒng)構(gòu)建的過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照《信號(hào)極差數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及信號(hào)綜合維護(hù)管理系統(tǒng)》等規(guī)范文件要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并應(yīng)該實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能。

（1）可以自動(dòng)獲取并收集新的數(shù)據(jù)信息，并結(jié)合數(shù)據(jù)需求轉(zhuǎn)換格式。

（2）若鐵路信號(hào)設(shè)備故障出現(xiàn)3個(gè)小時(shí)以上、并未得到處理，及時(shí)開(kāi)展警示警報(bào)。

（3）對(duì)未處理的故障進(jìn)行排序，并且以故障的嚴(yán)重為基礎(chǔ)進(jìn)行高低排序。

（4）結(jié)合工區(qū)實(shí)際情況，針對(duì)常見(jiàn)設(shè)備問(wèn)題提供檢修流程、檢修方案。

（5）對(duì)各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行區(qū)別化存儲(chǔ)，構(gòu)建出區(qū)別化的知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)。

（6）實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，通過(guò)人機(jī)交互系統(tǒng)方便工作人員操作。

（7）為檢修人員提供檢修方案之后，并及時(shí)將檢修方案發(fā)放給單位部門，安排檢修任務(wù)。

（8）系統(tǒng)需要具備故障查詢、故障統(tǒng)計(jì)、日志管理等諸多功能。

在實(shí)際開(kāi)其系統(tǒng)構(gòu)架時(shí)，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架為圖1所示。結(jié)合圖2來(lái)看，信號(hào)設(shè)備檢修決策支持系統(tǒng)架構(gòu)當(dāng)中主要利用三層結(jié)構(gòu)分布，并且采用瀏覽器、WEB服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器技術(shù)進(jìn)行三層分布。在B/S結(jié)構(gòu)的支撐下，將應(yīng)用程序數(shù)據(jù)以及相關(guān)部件放在服務(wù)器當(dāng)中，通過(guò)統(tǒng)一的客戶端，使用WEB服務(wù)器瀏覽器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作，在此基礎(chǔ)上無(wú)需安裝額外的軟件。在B/S結(jié)構(gòu)支撐之下，能夠方便實(shí)現(xiàn)客戶端增加，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)作[1]。在遠(yuǎn)程專家診斷故障之后，便可以將診斷信息存到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，為日后的診斷提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障。系統(tǒng)維護(hù)功能實(shí)現(xiàn)之后，用戶們可以通過(guò)客戶端瀏覽器的形式，獲取檢修流程與檢修結(jié)果，及時(shí)接受系統(tǒng)發(fā)布的消息，并有針對(duì)性的對(duì)生成檢修工單、派發(fā)工單。

針對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備故障決策支持系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要分成三個(gè)邏輯內(nèi)容，分別是“未處理故障排序、應(yīng)用專家系統(tǒng)提供故障檢修方案、工單管理下發(fā)任務(wù)”。系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理邏輯主要分為三個(gè)部分，分別為“靜態(tài)資源數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)運(yùn)行綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)”。

圖2 鐵路信號(hào)設(shè)備故障決策支持系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 故障診斷專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修決策支持系統(tǒng)當(dāng)中，故障診斷專家系統(tǒng)是核心內(nèi)容。在實(shí)際開(kāi)展設(shè)計(jì)的過(guò)程中，針對(duì)未處理故障按照嚴(yán)重性開(kāi)展排序之后，便可針對(duì)某條故障進(jìn)行診斷與處理。針對(duì)故障診斷工作來(lái)說(shuō)，是通過(guò)專家系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，針對(duì)本系統(tǒng)當(dāng)中的故障診斷專家系統(tǒng)的運(yùn)作流程為圖3所示。

在實(shí)際開(kāi)展診斷的過(guò)程中，對(duì)上述診斷流程進(jìn)行詳細(xì)分析。在專家系統(tǒng)故障診斷中，將故障現(xiàn)象進(jìn)行明確的對(duì)比，并且搜索是否存在匹配記錄。若該故障在數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中有特征記錄的話，那么便可以從數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中抽取相關(guān)故障特征，并且添加到“激活規(guī)則”列表當(dāng)中。工作人員可以選擇一條激活規(guī)則，并且將其逐條進(jìn)行對(duì)比，在對(duì)比故障特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，獲取故障更多信息[2]。如果某條規(guī)則前提位置，那么應(yīng)該對(duì)用戶進(jìn)行提問(wèn)，來(lái)獲取更多的故障信息。若改規(guī)則全面提前已知的情況下，可以執(zhí)行該條規(guī)則，并且將檢修結(jié)果放到綜合數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。查看激活列表當(dāng)中是否還存在其他規(guī)則，若激活規(guī)則全部對(duì)比之后，便計(jì)算各條規(guī)則匹配程度。輸出匹配程度最高的規(guī)則，并給予最后的檢修方案。若使用故障并未得到相應(yīng)的匹配記錄，那么便輸出“無(wú)相關(guān)的檢修經(jīng)驗(yàn)”，則診斷技術(shù)。

2.2 故障診斷專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)

在實(shí)際開(kāi)展故障診斷專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要分成兩個(gè)內(nèi)容，分別是知識(shí)庫(kù)建設(shè)、知識(shí)庫(kù)維護(hù)，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

針對(duì)知識(shí)庫(kù)建設(shè)來(lái)說(shuō)，主要分成三個(gè)環(huán)節(jié)，分別是故障特征庫(kù)、診斷結(jié)果庫(kù)、規(guī)則庫(kù)。針對(duì)故障特征庫(kù)來(lái)說(shuō)，其主要目的便是來(lái)存儲(chǔ)信號(hào)設(shè)備各類故障以及故障所出現(xiàn)的特點(diǎn)。針對(duì)診斷結(jié)果庫(kù)來(lái)說(shuō)，便是用來(lái)存儲(chǔ)故障檢修方案，針對(duì)規(guī)則庫(kù)來(lái)說(shuō)，便是用來(lái)構(gòu)建起故障庫(kù)與診斷庫(kù)兩者之間的關(guān)系。針對(duì)知識(shí)庫(kù)建設(shè)三個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)系如圖5所示。

客觀來(lái)說(shuō)，故障特征、規(guī)則、診斷之間并未呈現(xiàn)出一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，一條故障特征往往會(huì)有多條故障匹配，并且有多個(gè)聯(lián)合診斷結(jié)果。在知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中所使用的規(guī)則機(jī)理是推理機(jī)制，推理機(jī)制也是知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中重要的協(xié)調(diào)因素。一般情況下，信號(hào)設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)的故障一般分為七個(gè)類型，分別為“道岔故障、電源屏故障、軌道電路故障、控制臺(tái)設(shè)備故障、信號(hào)機(jī)故障、移動(dòng)自閉設(shè)備故障、移頻接收設(shè)備故障”這幾類故障，將此類故障知識(shí)合理的進(jìn)行組織與整合，為信號(hào)設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)來(lái)提供高效服務(wù)。在故障知識(shí)組織過(guò)程中，所使用的手段是利用故障樹(shù)的手段進(jìn)行表達(dá)，將諸多故障知識(shí)開(kāi)展合理整合，切實(shí)為信號(hào)設(shè)備診斷專家系統(tǒng)提供高效服務(wù)。

針對(duì)知識(shí)庫(kù)維工作來(lái)說(shuō)，是故障診斷專家系統(tǒng)當(dāng)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其流程為圖6所示。主要是對(duì)故障診斷專家系統(tǒng)知識(shí)沖突檢查，并且通過(guò)整個(gè)知識(shí)庫(kù)當(dāng)中的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行對(duì)照。若要修改設(shè)備特征、設(shè)備故障特征知識(shí)時(shí)，需要訪問(wèn)規(guī)則庫(kù)，并且找出前提條件或者結(jié)論當(dāng)中包含的設(shè)備故障特征規(guī)則[3]。在專業(yè)管理員參與設(shè)置之下，對(duì)設(shè)備故障特征知識(shí)的影響與規(guī)則進(jìn)行改動(dòng)。而規(guī)則的改動(dòng)，需要考慮到規(guī)則之間的沖突問(wèn)題，比如相同故障現(xiàn)象由多種原因?qū)е拢⑶覙?gòu)建出相同前提而不同前提條件，總結(jié)出多條新的規(guī)則。若想要增加一條這種前提條件的規(guī)則，那么系統(tǒng)會(huì)提示規(guī)則之間所出現(xiàn)的沖突，并且提示管理員輸入正確、可信度高的規(guī)則。

圖6 故障診斷專家系統(tǒng)維護(hù)流程

3 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

在實(shí)際使用鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修決策支持系統(tǒng)的過(guò)程中，首先應(yīng)該打開(kāi)未處理故障列表，選擇一個(gè)未處理的故障，并且選中系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用專家系統(tǒng)故障診斷模塊。

故障：道岔無(wú)法轉(zhuǎn)換。

針對(duì)此條故障進(jìn)行激活，這時(shí)候會(huì)出現(xiàn)：“IF（道岔無(wú)法轉(zhuǎn)換）Then（出現(xiàn)道岔故障）?！币?yàn)榈啦頍o(wú)法轉(zhuǎn)換、道岔轉(zhuǎn)換不到底所出現(xiàn)的道岔故障，出現(xiàn)此種問(wèn)題之后，可以激活完全不同方向的多條規(guī)則，所以鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修決策系統(tǒng)，還需要更多的故障信息，才能夠有針對(duì)性的針對(duì)故障出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析。在實(shí)際應(yīng)用鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修決策支持系統(tǒng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)提問(wèn)界面，如圖7所示，Rule a系統(tǒng)會(huì)提問(wèn)“道岔是否能夠完全轉(zhuǎn)換？”那么操作人員便可以結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

圖7 故障診斷專家系統(tǒng)提問(wèn)界面

這樣系統(tǒng)便可以通過(guò)頁(yè)面左邊的故障樹(shù)列表，選擇道岔是否可以完全轉(zhuǎn)換，若能完全轉(zhuǎn)關(guān)則轉(zhuǎn)換，那么則進(jìn)入到Fact1;若不能完全轉(zhuǎn)關(guān)則轉(zhuǎn)換，那么則進(jìn)入到Fact2。當(dāng)用戶提交選擇以后，那么系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行選擇Rule b。這時(shí)候會(huì)出現(xiàn)：“IF（道岔轉(zhuǎn)換不到底）Then（道岔轉(zhuǎn)換過(guò)程受阻）?！庇蒖ule b的結(jié)論可以得知道岔設(shè)備并未完全出現(xiàn)故障，而是道岔轉(zhuǎn)換過(guò)程當(dāng)中受到了阻礙。在岔道轉(zhuǎn)換過(guò)程中受到阻礙時(shí)，那么系統(tǒng)便會(huì)執(zhí)行選擇Rule c，這時(shí)候會(huì)出現(xiàn)：“IF（道岔轉(zhuǎn)換過(guò)程受阻AND電源電壓正常）Then（分線盤電路狀態(tài)良好）?！盧ule d，IF（道岔轉(zhuǎn)換過(guò)程受阻AND電源無(wú)電壓顯示）Then（繼電器故障）。在得出故障信息之后，那么便可以安排檢修人員開(kāi)展針對(duì)性的檢修。用戶從專家系統(tǒng)得到檢修方案后，通過(guò)選擇“下發(fā)工單”按鈕，就可以觸發(fā)啟動(dòng)工單管理模塊，通過(guò)工單生成、工單派發(fā)、工單回籠、工單歸檔等4個(gè)部分，確保檢修工作順利開(kāi)展。切實(shí)通過(guò)鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修決策系統(tǒng)的手段，通過(guò)不斷豐富與收集故障信息的手段，借助故障樹(shù)的形式，充分對(duì)故障的現(xiàn)象進(jìn)行分析，并得出故障問(wèn)題，為檢修人員工作帶來(lái)了便捷。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修診斷專家系統(tǒng)，作為一種具備信息化、科學(xué)化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠有效展現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)，為鐵路事業(yè)帶來(lái)福音。利用微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)手段，構(gòu)建出鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修專家系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)鐵路信號(hào)設(shè)備存在的故障和問(wèn)題。在檢修專家系統(tǒng)的指引之下，設(shè)備檢修工作人員能夠及時(shí)判斷故障、對(duì)故障進(jìn)行定位，并有效提出故障解決措施，為檢修工作人員提供檢修策略。鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修專業(yè)系統(tǒng)可以在最短的時(shí)間之內(nèi)提供檢修方案，避免因?yàn)殍F路信號(hào)設(shè)備故障造成的經(jīng)濟(jì)損失。此外，在鐵路信號(hào)設(shè)備故障檢修專家系統(tǒng)的支撐下，可以強(qiáng)化鐵路信號(hào)站的檢修工作效率，節(jié)省了大量的人力物力財(cái)力，為鐵路信號(hào)站的信息化發(fā)展打下良好基礎(chǔ)保障，促進(jìn)鐵路事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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