鐵路信號聯鎖故障診斷方法及應用

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摘要：信號聯鎖設備是鐵路電氣系統中不可或缺的裝置，其穩定運行有利于保證鐵路運輸的安全性和可靠性。信號聯鎖設備的功能多樣，在檢測信號狀態、故障診斷等工作場景中均可使用。文章以鐵路信號聯鎖故障診斷方法為立足點，結合工程實例探討該類方法在工程中的實際應用，通過本次對鐵路信號聯鎖故障診斷工作的梳理，希望給類似工程提供參考。

關鍵詞：鐵路信號；聯鎖設備；故障診斷

1工程概況

本工程全長59.96km，共設車站41座，包含車輛段2座，停車場1座。具體有：A站12組聯鎖道岔和3股到發線，B站16組聯鎖道岔和5股到發線，其他車站均包含2組聯鎖道岔和2股到發線。信號設備技術形式采取聯鎖制式，即雙機熱備型微機聯鎖。

2聯鎖設備的概述及主要故障分析

2.1雙機儲備系統概述

（1）基本構成。系統配置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，運行期間切換開關后可將輸出引向外部；另一臺為備用機，正常情況下不運行，處于備用狀態時，功能為檢測系統的運行狀態。通過兩臺計算機的協同運行可有效應對突發故障，實現高效切換。（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，期間產生的信息均可得到完整的記錄。首先開啟主用聯鎖機，若該裝置存在故障則及時觸發應急機制，在短時間內實現主備機的切換，以保證系統運行狀態的穩定性。理想狀態下，工作機與備用機應當實現無縫切換，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）故障監測。通過軟硬件結合的方式共同完成故障監測工作，其中比較法得到廣泛的應用。雙機儲備系統結構如圖1所示。

2.2聯鎖設備的主要故障描述、診斷及處置

2.2.1機柜無法正常啟動故障描述：監控機、聯鎖機柜、維修機異常，三者均無法順利啟動。診斷及處置：在確保聯鎖系統得到穩定電源供應的前提下，按規范開啟空氣開關，經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定性和可靠性；再開啟聯鎖、監控機、維修機及控制臺，針對聯鎖系統做全面的檢查，以電源板的電源指示燈為分析依據，確認其處于點亮的狀態。

2.2.2控制臺不顯示站場故障描述：控制臺呈黑屏狀態，或是發出“監控A機通信中”的故障信息。診斷及處置：經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；對監控A機的運行狀態做出準確的判斷，即是否死機，若確有存在則重啟，若此過程中監控A機藍屏，則通過CMOS系統將第一啟動設為第二個電子盤，若經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，應當從兩個角度展開分析，一是UPS系統的輸入電源運行情況，二是設備帶載狀態下的運行情況；對于電池饋電告警的情況應切換配電箱的開關，將其轉至檢修位，此機制下可通過電源屏向系統供電，給UPS電池的更換創造良好條件；持續按壓電源按鈕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。

2.2.4控制臺顯示全站紅光帶（1）故障描述：控制臺發出報警，即“維修機通信中斷”，同時車站監控也處于異常狀態，存在紅光帶顯示的情況。診斷及處置：將維修機關閉，全站紅光帶消失，意味著此時的設備可維持正常運行狀態，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，使監控機恢復至正常運行狀態。（2）故障描述：整座車站處于異常狀態，存在全站紅光帶顯示現象；除此之外，24V電源A斷路器打落、聯鎖機柜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，根據結果作出判斷，若均無輸出意味著故障的出現與該電源模塊無輸出有關。針對此問題，需斷開I/0電源模塊（24V）開關，經檢查后對電源模塊采取換新操作，使設備恢復正常。

2.2.5因主機與備機未同步而引發的故障（1）故障描述：“FCX-Ⅰ未同步”報警顯示。診斷及處置：首先考慮的是聯鎖機主備機的FCX-Ⅰ運行燈，若呈現出紅燈的顯示狀態，則意味著聯鎖機存在故障，應當關閉該機電源，復位系統，約數分鐘后RUN運行燈呈黃燈的顯示狀態，出現此現象后意味著備機已經結束信息的同步操作，整機設備可恢復正常。（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，可根據其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，約數分鐘后運行燈呈黃色，意味著此時備機已經結束信息的同步作業，設備可恢復正常。

2.2.6聯鎖設備FCX-Ⅰ系無法作為主機而運行故障描述：聯鎖設備FCX-Ⅰ系運行期間，監控機在某個時間點表現出FCX-Ⅰ通信中斷報警的情況，觸發聯鎖機做出動作，隨即切換至FCX-Ⅱ系。診斷及處置：經檢測后可知，Ⅰ系運行期間多次存在丟包的情況，在該異常狀態持續10s以上后系統會對其做出判斷，使FCX-Ⅰ系轉為備機。通過對運行日志的分析，可知I系光貓性能欠佳為關鍵成因，經換新后I系便可轉變為正常狀態，通信功能可使用。

2.3故障診斷方法

（1）傳統診斷方法。以技術人員為主要操作者，憑借其技能和經驗探尋故障的發生機理，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。基于設備運行數據構建信號模型，可實現對信號的分析，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。以數學模型為主要工具，圍繞選定的診斷對象展開數理統計、函數解析等操作，從中判斷被測信息，以便分析故障[1]。但需強調的是，數學模型容易受到信息不全面等因素的制約，由此出現構建難度大、精準度不足的情況，得到的故障診斷結果也易出現精度不足的現象。（4）人工智能診斷方法。以遺傳算法、模糊邏輯等現階段前沿技術為支撐，再結合具有可行性的傳統技術，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，也是重點發展方向。

3典型鐵道信號聯鎖設備故障診斷技術的應用

（1）故障診斷專家系統。在現階段的鐵路信號聯鎖故障診斷工作中，故障診斷專家系統取得廣泛的應用，其、集多個模塊于一體，其中知識庫與數據庫的基本功能在于完整保存故障信號，而借助該模塊內的信息可做出相應的推理操作，產生的測試信息可借助顯示屏這一載體而完整呈現[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、影響范圍以及發展趨勢，在此基礎上由技術人員采取針對性的處理措施，在安全的環境中高效解決問題。（2）故障樹分析方法。在鐵路聯鎖裝置的故障診斷工作中，還普遍應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，實現各事件與故障的串聯，形成邏輯關系圖，如圖2所示。再根據該圖所給出的信息做出判斷，加以處理，在短時間內解決故障。故障診斷技術的核心目標在于消除內外部因素對聯鎖系統所造成的不良影響，從而使其維持正常運行狀態。容錯計算機軟、硬件冗余技術均是不可或缺的技術，通過多重技術的應用有助于提高聯鎖系統的可靠性，保證聯鎖系統乃至鐵路整體系統的運行安全性和可靠性[3]。（3）解析模型法。以診斷對象的數學模型為基礎，通過解析函數等方法的綜合應用實現對信息的有效處理，從中精準探尋故障的成因，再采取相適應的處理措施，以達到解決故障、恢復聯鎖系統穩定運行的效果。

4結語

綜上所述，鐵路系統的運行是一項高度復雜的工作，信號聯鎖設備在其內部組成中具有重要作用，鑒于該類設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。作為工程技術人員，首先需要重視技術的引入，采取合適的診斷方法，并在現有技術的基礎上進行優化，切實提高診斷技術的應用水平，給故障診斷以及處理工作提供可靠的技術支撐。

參考文獻

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

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

[3]胡東成.鐵路信號聯鎖設備的故障分析[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