铁路信号联锁故障诊断方法及应用

摘要：信号联锁设备是铁路电气系统中不可或缺的装置，其稳定运行有利于保证铁路运输的安全性和可靠性。信号联锁设备的功能多样，在检测信号状态、故障诊断等工作场景中均可使用。文章以铁路信号联锁故障诊断方法为立足点，结合工程实例探讨该类方法在工程中的实际应用，通过本次对铁路信号联锁故障诊断工作的梳理，希望给类似工程提供参考。

关键词：铁路信号；联锁设备；故障诊断

1工程概况

本工程全长59.96km，共设车站41座，包含车辆段2座，停车场1座。具体有：A站12组联锁道岔和3股到发线，B站16组联锁道岔和5股到发线，其他车站均包含2组联锁道岔和2股到发线。信号设备技术形式采取联锁制式，即双机热备型微机联锁。

2联锁设备的概述及主要故障分析

2.1双机储备系统概述

（1）基本构成。系统配置A、B两台计算机，功能分配方式为：一台为主机，保持在线运行状态，运行期间切换开关后可将输出引向外部；另一台为备用机，正常情况下不运行，处于备用状态时，功能为检测系统的运行状态。通过两台计算机的协同运行可有效应对突发故障，实现高效切换。（2）工作原理。遵循的是双机储备原则，工作机与备用机的信息具有一致性，均可单独运行程序，期间产生的信息均可得到完整的记录。首先开启主用联锁机，若该装置存在故障则及时触发应急机制，在短时间内实现主备机的切换，以保证系统运行状态的稳定性。理想状态下，工作机与备用机应当实现无缝切换，但实际运行状况表明，其在切换时不可避免存在空档时间。（3）故障监测。通过软硬件结合的方式共同完成故障监测工作，其中比较法得到广泛的应用。双机储备系统结构如图1所示。

2.2联锁设备的主要故障描述、诊断及处置

2.2.1机柜无法正常启动故障描述：监控机、联锁机柜、维修机异常，三者均无法顺利启动。诊断及处置：在确保联锁系统得到稳定电源供应的前提下，按规范开启空气开关，经分析后准确掌握电源屏处于正常供电时的实际运行特点，再启动UPS，同时确保对外供电的稳定性和可靠性；再开启联锁、监控机、维修机及控制台，针对联锁系统做全面的检查，以电源板的电源指示灯为分析依据，确认其处于点亮的状态。

2.2.2控制台不显示站场故障描述：控制台呈黑屏状态，或是发出“监控A机通信中”的故障信息。诊断及处置：经过检查后确定视频延长线以及电源线（指连接至显示器的部分）的接触情况；对监控A机的运行状态做出准确的判断，即是否死机，若确有存在则重启，若此过程中监控A机蓝屏，则通过CMOS系统将第一启动设为第二个电子盘，若经过此操作后可正常启动，则表明第一个电子盘异常运行，可对其采取换新措施。

2.2.3后备电源UPS故障故障描述：UPS无法正常亮灯，可见面板呈红灯报警。诊断及处置：在UPS灭灯的情况下按压开机键，通过此方式看其是否可正常启动；若UPS电池负载容量报警，应当从两个角度展开分析，一是UPS系统的输入电源运行情况，二是设备带载状态下的运行情况；对于电池馈电告警的情况应切换配电箱的开关，将其转至检修位，此机制下可通过电源屏向系统供电，给UPS电池的更换创造良好条件；持续按压电源按钮1~2s，以保证UPS可接收到信号，从而进入自检模式，此后若UPS各指示灯均无异常，设备便可向外供电，期间无论是电池的容量灯还是UPS输出显示灯，均要维持绿色的状态。

2.2.4控制台显示全站红光带（1）故障描述：控制台发出报警，即“维修机通信中断”，同时车站监控也处于异常状态，存在红光带显示的情况。诊断及处置：将维修机关闭，全站红光带消失，意味着此时的设备可维持正常运行状态，但依然需加强对光交换机的检查，存在异常则及时换新，再将其与维修机连接，使监控机恢复至正常运行状态。（2）故障描述：整座车站处于异常状态，存在全站红光带显示现象；除此之外，24V电源A断路器打落、联锁机柜I/O板无法正常运行。诊断及处置：启动24V电源A断路器，针对性地围绕各I/0电源模块（24V）展开检测，根据结果作出判断，若均无输出意味着故障的出现与该电源模块无输出有关。针对此问题，需断开I/0电源模块（24V）开关，经检查后对电源模块采取换新操作，使设备恢复正常。

2.2.5因主机与备机未同步而引发的故障（1）故障描述：“FCX-Ⅰ未同步”报警显示。诊断及处置：首先考虑的是联锁机主备机的FCX-Ⅰ运行灯，若呈现出红灯的显示状态，则意味着联锁机存在故障，应当关闭该机电源，复位系统，约数分钟后RUN运行灯呈黄灯的显示状态，出现此现象后意味着备机已经结束信息的同步操作，整机设备可恢复正常。（2）故障描述：“FCX-Ⅰ待机”报警。诊断及处置：检查备用机器的运行状态，可根据其FCX-Ⅰ运行灯（RUN）显示情况进行判断，若呈绿色且伴有闪烁现象说明机器待机，再进一步针对分机笼的FFC1展开检查，可以得知ERR呈红灯，按压FFC1复位按钮，约数分钟后运行灯呈黄色，意味着此时备机已经结束信息的同步作业，设备可恢复正常。

2.2.6联锁设备FCX-Ⅰ系无法作为主机而运行故障描述：联锁设备FCX-Ⅰ系运行期间，监控机在某个时间点表现出FCX-Ⅰ通信中断报警的情况，触发联锁机做出动作，随即切换至FCX-Ⅱ系。诊断及处置：经检测后可知，Ⅰ系运行期间多次存在丢包的情况，在该异常状态持续10s以上后系统会对其做出判断，使FCX-Ⅰ系转为备机。通过对运行日志的分析，可知I系光猫性能欠佳为关键成因，经换新后I系便可转变为正常状态，通信功能可使用。

2.3故障诊断方法

（1）传统诊断方法。以技术人员为主要操作者，凭借其技能和经验探寻故障的发生机理，是较为常见的故障诊断方法，但其精准度不足，且人力资源投入量较大。（2）信号处理法。基于设备运行数据构建信号模型，可实现对信号的分析，从中提取具有参考价值的信息，包含振幅、频率等，由此展开故障诊断工作。通过信号处理法的应用，可有效缩短故障诊断的时间，效率有所提高。（3）模型解析法。以数学模型为主要工具，围绕选定的诊断对象展开数理统计、函数解析等操作，从中判断被测信息，以便分析故障[1]。但需强调的是，数学模型容易受到信息不全面等因素的制约，由此出现构建难度大、精准度不足的情况，得到的故障诊断结果也易出现精度不足的现象。（4）人工智能诊断方法。以遗传算法、模糊逻辑等现阶段前沿技术为支撑，再结合具有可行性的传统技术，以更加智能化的方式完成故障的识别、分析及预测操作，是较为主流的方法，也是重点发展方向。

3典型铁道信号联锁设备故障诊断技术的应用

（1）故障诊断专家系统。在现阶段的铁路信号联锁故障诊断工作中，故障诊断专家系统取得广泛的应用，其、集多个模块于一体，其中知识库与数据库的基本功能在于完整保存故障信号，而借助该模块内的信息可做出相应的推理操作，产生的测试信息可借助显示屏这一载体而完整呈现[2]。通过对铁路运行期间信息的采集与处理，做出是否存在故障的判断，若存在则进一步探究，明确其成因、影响范围以及发展趋势，在此基础上由技术人员采取针对性的处理措施，在安全的环境中高效解决问题。（2）故障树分析方法。在铁路联锁装置的故障诊断工作中，还普遍应用到故障树的分析方法，其能够较为全面分析故障具体成因，实现各事件与故障的串联，形成逻辑关系图，如图2所示。再根据该图所给出的信息做出判断，加以处理，在短时间内解决故障。故障诊断技术的核心目标在于消除内外部因素对联锁系统所造成的不良影响，从而使其维持正常运行状态。容错计算机软、硬件冗余技术均是不可或缺的技术，通过多重技术的应用有助于提高联锁系统的可靠性，保证联锁系统乃至铁路整体系统的运行安全性和可靠性[3]。（3）解析模型法。以诊断对象的数学模型为基础，通过解析函数等方法的综合应用实现对信息的有效处理，从中精准探寻故障的成因，再采取相适应的处理措施，以达到解决故障、恢复联锁系统稳定运行的效果。

4结语

综上所述，铁路系统的运行是一项高度复杂的工作，信号联锁设备在其内部组成中具有重要作用，鉴于该类设备故障影响范围较大的情况，需要以合理的方法对其做出诊断，在明确成因后采取针对性的处理措施。作为工程技术人员，首先需要重视技术的引入，采取合适的诊断方法，并在现有技术的基础上进行优化，切实提高诊断技术的应用水平，给故障诊断以及处理工作提供可靠的技术支撑。

参考文献

[1]苏涛.探究铁道信号连锁设备的故障诊断[J].科技创新导报，2017（10）：78-79.

[2]金正忠.浅谈铁路信号联锁设备的故障诊断[J].中国新通信，2020（6）：137.

[3]胡东成.铁路信号联锁设备的故障分析[J].通讯世界，2016（11）：109.

作者：魏韬 单位：中铁四局集团电气化工程有限公司