关于铁路信号集中监测智能分析系统实现方案的探讨

近年来，铁道部(中国铁路总公司)为提高铁路一线车站信号设备的安全和质量控制能力，非常重视推广信号设备的铁路信号集中监测系统，并已经在全路5000个以上的车站安装了该系统。

但是，铁路信号集中监测系统目前只具备信号设备状态参数的采集功能及报警，还不具备状态数据的自动智能分析能力，因此只能采用每天浏览一次记录数据情况的人工分析办法，初步检查信号设备状态是否正常。对关联性故障，设备性能劣化趋势，则不能发挥任何预警作用。由此可知，当前车站信号设备的安全控制能力和质量控制能力还十分薄弱，还严重依赖于值班人员的业务能力和工作态度。而通过提升值班人员综合能力解决上述问题的方法又难以尽快实现。中国铁路在速度、密度、重载等指标不断提高的发展过程中，只有通过电务管理信息化建设，引进人工智能技术，才可能系统地解决好这类问题。铁路信号集中监测智能分析系统正是为解决这类问题应运而生的智能数据分析软件，旨在以此取代人工数据分析。这对于点多线长的铁路维修、特别是小站无人值守的改革趋势，是一个最为经济、有效的解决图径。

1系统实现的功能

1.1实现对站场联锁逻辑关系的实时分析

捕获瞬态故障，提供故障报警，显示故障设备所处的位置，并检测信号关闭延迟时间，分析监测方法解锁过程。

主要包括：①进路选排一致性分析与报警;②进路排列过程分析。主要包括区段空闲检查、道岔位置与转换检查、信号状态监督;③进路实时监督与分析。主要包括道岔表示监督、区段锁闭监督;④进路过车分析。主要包括道岔位置监督、区段分路不良分析，进路解锁分析;⑤区间状态与接、发车进路关联性分析。

1.2道岔电路实时分析

主要有：①道岔表示实时监督。在没有道岔操作信息时，道岔无表示报警;提速道岔报警到分表示继电器;道岔表示电压异常波动报警;道岔表示电压时、日、月、年曲线分析。②道岔转换实时监督。道岔转换过程分析;道岔转换阻力分析;

1.3轨道电路实时分析

轨道电路实时分析如下：①区段故障分析。空闲区段红光带分析;不平衡牵引电流导致空闲区段闪红光带故障捕捉;因轨道电路分路不良导致区段占车丢失监督。②区段质量分析。轨道电路分路不良区段分析;轨道电路区段设备质量异常分析(如连接线、可调电阻接触不良;绝缘质量、器材质量异常);区段间绝缘绝缘破损预警分析;区段电压时、日、月、年曲线分析。

1.4区间闭塞分区分析

区间闭塞分区分析如下：①根据车列位置，分析区间状态，提供故障报警;根据闭塞分区电压变化对区间过车过程及信号状态变化进行分析;根据车列位置，分析区间电压变化与设备质量变化，如电容质变;④闭塞分区电压时、日、月、年曲线分析。

1.5列车的测长、测速

针对铁路客运专线和高铁运输特点，实现车列测长、测速。

1.6自动通知故障

铁路信号集中监测智能分析系统发现的故障信息，可以通过网络实现自动通知。已经安装该分析系统或者具备移动通信功能的计算机，均能自动显示故障信息，并且可以采用数据回放的方式查看故障。

1.7系统管理

铁路信号集中监测智能分析系统可以实现铁路信号集中监测原始数据和信号集中监测智能分析数据，并进行回放存储。

1.8故障报警及处理

当铁路信号集中监测智能分析系统确定信号设备存在故障后，系统会自动弹出窗口，并提示故障;查询故障记录，查看故障情况，或者选择能显示故障位置的图纸，方便现场排除故障和事后故障分析。同时，该系统会生成故障分析报告，并指导专人维护;系统自动记录故障发生和存在的异常状况，并提供24h内设备变化分析报告，这样不但能减少维护人员的工作强度，而且可以提高故障分析的质量。

1.9输出维修分析报告

铁路信号集中监测智能分析系统在发现信号设备存在异常后，会进行连续跟踪和分析，然后提出24h分析报告和维护指南，以此指导现场维修人员进行有针对性的维修，从而提高维修效率和效益。

2系统的关键技术

铁路信号集中监测智能诊断系统采用人工智能技术，对信号维修专业人员的需求(知识、经验和直觉)采用语言模式进行概括和表达，并运用语言变量和模糊集理论，形成正确的数据处理算法，针对信号专业，并不需要建立一个精确的数学模型，只要求将信号专家的经验和数据归纳为一个比较完善的语言控制规则，绕过数据的不确定、不精确、噪声、非线性、时变以及延时等因素的影响。

3系统实现的方法

3.1故障自动分类

铁路信号集中监测智能分析系统可以根据故障对行车所造成影响，自动对故障进行分类：影响行车的故障，如进站信号机关闭导致列车缓行或停车。影响列车信号的故障，如进站信号机关闭，但没有导致列车缓行或停车。一般故障，如空闲区段红光带、调车信号机信号不能开放。

3.2故障自动通知

铁路信号集中监测智能分析系统具有故障自动通知功能，并可以任意设置故障自动通知的级别和范围。如：影响行车的故障通知工区、领工区、电务段及其以上的领导;影响列车信号的故障通知工区、领工区;其他故障通知工区。

3.3故障分析报告

对没有导致故障的信号设备变化，铁路信号集中监测智能分析可以提供分析报告。主要有：24h设备状态变化分析(值班记录);30d信号设备状态变化分析(维修指南);轨道电路分路不良区段道岔区段延迟时间检测报告列车信号延迟关闭时间检测报告。

3.4扩展功能

在具备移动通信功能的计算机中自动显示故障信息，并采取数据回放的方式查看这个故障。

4系统实现的目标

系统实现的目标铁路信号集中监测智能分析系统要实现的主要目标：及时或提前发现设备质量隐患，及时进行预警，发挥值班人员的前沿作用。为处理信号故障提供维修指导，提高故障处理的时效性和控制力。提供近期预防维修指南，提高铁路信号事故预防能力，支持铁路信号设备的状态维修。

系统主要技术指标数据分析：时间滞后故障报警准确率95%。

5结束语

铁路信号集中监测智能分析系统主要包括故障诊断定位、设备趋势预警、设备异常事件处理维护记录、故障事件统计分析等主要功能。

该系统主要依托铁路信号集中监测系统的硬件和软件平台及信息资源，对采集到的各种通断信号、模拟量和报警数据进行概括、分类和智能分析，并采用较为灵活的推理控制策略，应用智能分析方法，分析问题时更多地从一个有经验的信号方面的专家角度，为现场维护人员提供及时有效的诊断信息和解决问题的大方向，简化维修过程或直接定位故障发生地点，以方便信号工快速找出故障点，予以及时处置。

铁路信号集中监测智能分析系统与铁信号集中监测系统配合，实时监测及分析诊断铁路信号设备的各种状态及信息，提前发现事故隐患、避免及预防铁路一线事故的发生，在保证铁路安全生产方面发挥着重要的作用。