摘要：道岔作为铁路线路连接的关键设备，一旦发生故障，轻则影响行车效率，重则危及行车安全，导致列车脱轨。长期以来，我国对铁路道岔设备的维修方式主要采用周期维修，这种维修方式容易造成维修过剩和维修不足，还采用定期对监测数据进行浏览分析的方式实现“状态修”，这种“状态修”模式需要耗费工作人员巨大的精力，而且还可能造成漏检。因此本论文的目的是采用自动化检测的方法减轻工作人员的劳动强度，提高劳动效率。本文针对铁路单动道岔故障的智能诊断进行分析，仅供参考。
关键词：铁路；道岔；故障；智能诊断
1 引言
现在很多地区的道岔设备存在故障问题，设备维修和管理不到位导致各种安全事故出现，出现频率高，并且出现比较频繁，使行车秩序受到严重干扰，为了将实际工作中存在的问题寻找出来，所以要结合实际情况制定良好的整改对策，使道岔设备故障得以转变，段部安全室需要对此项工作进行调查和研究，制定规范化整改对策实施，提升道岔设备安全性。
2 道岔故障分析
2.1 道岔设备故障
对地区存在的故障安全数据和信息进行分析和研究，最终发现所有故障出现都是设备检修以及巡视工作进展不久后，尚未达到下一个工作周期出现的问题，很多设备故障是在巡视第二天或者当日就出现了故障问题，还有一些是已经发现存在设备安全问题，尚未采取措施处理就发生了故障。上述所有故障出现的原因都不烦琐和复杂，都可以借助规范化和正常化的检修以及巡视工作进行解决和处理，不过因为现在设备维护工作人员在实际工作期间不够认真，检查不够标准，设备巡视工作整体质量不高，使道岔设备安全隐患得不到处理和整治，最终在实际工作期间出现安全问题。
2.2 转换过程不顺畅
在道岔转换的过程中，从3s左右开始，功率曲线出现了较大波幅，且转换时间相较正常曲线有所增加，这说明在转换过程中有受阻现象。故障原因：道岔转换过程中异常阻力可能由于滑床板局部有断裂、缺油、撒沙；固定部件松动，道岔连接部分元件和道岔转辙机杆件之间调整不当，进而导致工作转换力不平滑等多种原因。该故障虽然短期内不会对列车运行造成影响，但部件松动故障会快速劣化，是很大的安全隐患。
2.3 卡阻
道岔在转换过程中曲线开始大幅上升，通过对比正常曲线，分析出道岔在1s时己经解锁，但在5s左右转换过程中受阻，道岔无法正常锁闭到位，直至30s后断相保护器自动切断电路，由于未转换到位，曲线也没有表示部分。故障原因：在多级道岔转换中，可能是其中副机无法解锁，导致整体转换受阻；工务滑床板有凹槽；道岔机械部分卡阻；工务部件松脱后造成卡阻；现场检修时有部件遗留造成卡阻。
3 铁路单动道岔故障的智能诊断方法
3.1 设备状态远程监视子系统
故障诊断系统使用 ＲS485 总线连接控制系统和转辙机，实现设备之间的通信。为保障设备电流序列的正常采集，本文考虑两个层次的问题: 通信链路状况和通话管理。1) 通信链路状况。在控制系统硬件电路 中，对电源做电气隔离排除数据传输信号干扰。除此以外，还需要考虑链路发生异常或者损坏情况，为此，本文的故障诊断系统对串口进行通信的双方设置两个标志位，分别记录主站发送数据失败和主站接收数据失败的情况，并以日志的形式记录下来。借助日志分析了解系统的运行状况，从而实现系统的自检，及时发现并处理系统异常状况。2) 转辙机道岔装置的通话管理机制。在转辙机道岔装置控制系统中，转辙机道岔装置通过 ＲS485 总线的串口方式复用 DMA( Direct Memory Access) 功能与远程上位机通信连接。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆每个转辙机道岔装置状态采集板在发送状态数据之前根据已定义消息报文的数据协议，消息报文的长度是确定的。转辙机道岔装置状态采集板在发送完消息报文给 DMA 端口后即中断通信握手，因此可以通过检测 DMA 端口的中断与否得知道岔装置状态采集板的消息报文( 数据) 是否已发送。转辙机道岔装置状态采集控制系统中，远程监控访问转辙机设备对应端口实现通话管理任务的机制。通话管理任务机制基于状态变迁实现，为下一步 Petri 网的正确性验证提供了基础。
3.2 用户管理模块
为确保道岔异常检测系统的安全可靠运行，需要实现对不同用户如专家、电务段管理人员和普通维护人员等，获得不同的操作权限。专家进入主界面后可以在查看样本后通过控件设置训练样本集、异常样本的确认，模型训练等工作。电务段管理人员可以通过控件设置天窗点来隔离人为的故障和异常的样本，避免对系统产生干扰信息；管理人员还可以查看周报表、月报表等各种报表和系统给的关于周期修的维修建议等相关信息。系统需要给普通维护人员提供道岔的故障原因和故障位置等精确信息，以便维护人员及时快速处理故障，恢复道岔正常运行。
3.3 数据预处理与算法改进
在数据输入维度不一致时，处理方法包括数据纵向比较法、数据横向比较法以及插值法等多种，一般常用的有以下几种方法：（1）将最大的样本维度作为模型输入的维度，并将其他样本在尾部通过补充固定值的方式扩充到同一维度，一般情况下补充值为０。（2）选取最小值作为模型输入维度，若长度超过该值则对数据进行抽样处理。（3）选取最大值作为模型输入维度，若长度小于该值则对样本进行插值处理，插值大小一般取前后数据均值。（4）选取以固定输入维度，若长度小于该值则对样本进行插值处理，若长度超过该值则对数据进行抽样处理。
3.4 车间组织道岔检修工作
季度道岔检修工作需要交给各个车间层面进行统一组织和管理，在道岔检修布置工作召开前期，车间干部和工区需要对季度道岔实际使用情况进行综合分析，对质量进行有效控制，组织相关学习人员对道岔设备进行检修，明确检修标准基本的步骤和程序，对检修工作中存在的各种问题进行综合分析，结合现场实际情况进行详细分析，进而提出检修工作的重点需求和内容，对关键的道岔以及关键人员进行针对性的跟踪和监察。
3.5 异常检测模块
系统的核心就是通过训练样本建立异常检测模型，测试样本经过异常检测模型检测出样本是否处于异常状态，异常检测模块主要包括模型训练与参数优化、训练样本与测试样本选择和样本测试三个部分。由于样本标记错误对模型性能影响较大，因此在训练样本与测试样本选择这个部分的设计面向的用户为专家。系统主界面其他控件区有正常样本确认和异常样本确认这一组按钮，当专家在浏览一组样本信息时，可以通过该组按钮确认该样本为正常样本或者为异常样本。
4 结束语
总而言之，我国行车道路发展迅速，整个行业的发展和服务质量随着时代的变更而提升，对铁路电务设备安全维护提出了更高要求。所以要针对道岔设备故障进行综合分析，进而强化管理和控制，对整个行车交通工作的全面的发展和运行具有不可忽视的价值。
参考文献：
[1]单九思. 基于深度置信网络的铁路道岔故障诊断系统的研究与实现[D].石家庄铁道大学,2017.
[2]张凯. 基于神经网络的铁路道岔故障智能诊断研究[D].长安大学,2016.
[3]刘印宏.高速铁路道岔故障诊断方法研究[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2016(04):56-57.
[4]程宇佳. 基于核方法的高速铁路道岔故障诊断[D].北京交通大学,2016.
[5]曹柏生.高速铁路道岔转换设备故障分析及问题对策[J].铁道运营技术,2016,22(01):59-60+64.
论文作者:吴丹
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/13
标签：道岔论文; 样本论文; 故障论文; 转辙机论文; 设备论文; 工作论文; 异常论文; 《基层建设》2019年第28期论文;