铁路信号设备可靠性研究

铁路信号设备可靠性研究

李亮

中铁十四局电气化工程有限公司山东济南250014

【摘要】铁路通信信号技术是铁路运输安全稳定的有力保障，为了确保铁路行车安全，为乘客提供更加便捷及高效的服务，铁路信号设备的重要性需要进一步的重视。基于此，文章对铁路信号设备可靠性进行分析，以期能够提供一个借鉴。

【关键词】铁路信号设备；可靠性；分析

1.铁路通信信号设备现状

当前，随着通信信息技术的不断发展，铁路通信信号设备的性能也随之有了质的提高。本节在铁路通信信号设备现状的讨论中，主要从机车信号、站内轨道电路电码化、站内信号干扰等内容进行阐述。

1.1机车信号与ATP（如图1所示）

（1）轨道电路制式多。随着现代通信技术的不断发展，当前的铁路通信系统呈现出多种制式的通信方式。其中，轨道电路有交流技术、8（或4、18）信息移频等制式。所以，在多种电路制式之下，铁路通信系统的信号传输相对比较混乱，这就对铁路运行安全造成一定的影响。同时在列车信号主体化发展的大背景之下，当前的轨道电路显然滞后于现实发展的需求。

（2）轨道电路电码化比较困难。对于站内电码化而言，其难以做到一步到位，而更多地是进行逐步完善。这是因为系统设计存在一定，且存在协调性、兼容性差等弊端，进而导致站内电码化初期出现诸多问题。而这些问题，以至于在发码的过程中，出现码畸变、滞后或掉码等情况。火车运行速度越来越快，这就导致在站内轨道区段，可能出现信息接收不完全的问题。这样一来，机车信号便会出现白灯闪烁。

（3）站内信号干扰。铁路通信信号往往受外界多元因素的干扰，进而造成轨道电路出现问题。这些干扰问题的出现，很大原因在于站内干扰源繁多，尤其是牵引回流干扰和邻线干扰问题尤为严重，造成铁路通信信号问题的出现。

（4）传输的信息量小。信息传输量小的原因主要在于钢轨自身的局限以及模拟信息传输方式缺乏稳定的传输效率，滞后于当前列车对通信信号的现实要求。当前，轨道出现电路故障或中断，铁路线路将处于瘫痪状态。

1.2调度集中

铁路是我国第一大交通运输工具，繁忙的中国铁路多采用调度集中的方式。调度集中的方式比较传统，且调度效果无法满足当期铁路运输的需求。在铁路信息现代化发展的大背景之下，调度集中的方式存在诸多的不足与问题，尤其是无线通信手段难以满足需求。

1.3无线列调

在无线列调方面，其问题主要表现在三个方面：一是技术比较落后。采用模拟单信道，显然出现通信信号质量差，且易受外界的干扰；二是能力处于饱和状态。无线列调在调度命令、车次号等信息传输的实现方面，已做得比较成熟。但是，实现更加可靠、更加实时性的信息传输，无线列调显然无法满足；三是效率比较低。由于利益等因素的影响，各专业部门所建设的专用系统存在技术不合理、系统不经济等问题，进而导致无线电频率资源浪费。

2.提铁路路信号可靠性的措施

2.1铁路信号设备应急处置的措施

（1）充分利用各种监测终端，全面收集故障影响信息，综合考虑车-地之间的信息交互。信号设备故障时，应全面收集故障在行调台、车站、动车各处的反映，全面掌握故障造成的影响;分析故障时，应充分利用各信号子系统监控、维修终端，因为维修终端反映了各子系统更为详尽的设备状态及运用日志。对于车载设备运用中的故障信息，不能孤立地分析地面设备、车载设备状态，如:司机反映ATP在DMI无任何异常告警信息情况下，行车许可不延伸，或不能正常转C2、C3时，必须对信息交互处理，逐条分析找出真正原因。

（2）加强铁路故障处置的统一协调指挥。全面收集故障现象、综合分析判断、准确登记运统-46，调动专业技术人员支持，跨专业、跨管辖范围协调解决。按照快确认、快汇报、快停用、慎处理的“三快一慎”原则，实现安全有序处理故障，控制安全风险，有效压缩故障时间，减少运输干扰。

（3）应急处置准备常态化。针对铁路维修“天窗”和运营期间人员分配悬殊的特点，合理调配工区、车间白天值守人员，段明确技术支持专家及支持的专业范围，在应急处置时，保证技术支持能够迅速、准确、到位。

（4）完善预案，增强铁路应急处置能力。分类梳理、完善各类故障应急处置预案，对故障处置及时总结提炼，梳理出准确清晰的处理流程，明确处置过程中存在的风险点，组建各种类型故障处置的技术支持队伍。在完善应急预案的基础上组织实际演练，使干部职工能够掌握故障现象，明晰处理流程，清楚各类故障处置中存在的风险。通过判断分析，能够快速、准确地停用相关信号设备或系统功能，安全有序处置设备异常。

2.2加强信号电缆网络故障的在线监测

随着铁路运输业的提升，铁路对提高信号电缆的要求也在不断提升，要实现铁路信号电缆网络故障的自动监测和处理，达到减少人工参与的目的，这样即可以提高信号电缆使用的可靠性，又实现了铁路的自动化运营。具体的方法有：

（1）信号微机监测

信号微机监测是集合了现场总线、计算机网络和数据通信等方面要素为一体的可靠网络体系，可以实现对铁路设备的在线监测，并将获得的信息通过网络传递给各分局，以供工作人员进行分析和统计，为以后解决故障提供保证。

信号微机监测网络系统目前广泛运用在我国铁路行业中，是主要的行车安全监测设备，对铁路运输的安全和科学化管理有着重大作用，同时也对铁路信号的维修提供了可靠技术支持。

（2）扩展频谱时域反射法

扩展频谱时域反射法称为SSTDR，是一种可以在线检测信号电缆的故障检测方法，这种方法主要是依赖于扩展频谱技术。在SSTDR进行在线监测发出信号时，不仅不会影响信号电缆的正常工作，而且还具有能预测到信号电缆低阻故障的作用。SSTDR的工作原理是通过向检测的电缆发射伪随机码和调制信号，得出故障部门的反射时间，主要是因为SSTDR发射的伪随机码和调制信号的自噪声均是零，所以这种信号的发出对电缆的正常工作没有任何影响，同时还能起到在线检测故障的目的。

（3）时频域反射法

时频域反射法称之为TFDR，比较方便用于分析高斯包络的线性调频信号，因为通常电缆信号都是非平稳信号，而是以高斯分布为特征的，这样就需要TDR来得出更为精确的测量精度。TFDR的工作原理是向检测电缆发射高斯包络调频信号，这些信号接收Wigner的处理，得出故障的精确测量距离和故障阻抗，最终还可以确定故障的具体类型。

2.3运用铁路信号系统智能监测技术

为了提高铁路信号监测检测、综合智能分析和辅助决策能力，应当研究开发铁路信号综合智能化电务监测维护系统。通过对检测、监测设备进行功能完善、技术集成，形成具有综合处理功能的检测与监测平台。图1为铁路信号综合智能化监测维护系统概念图。

综合智能化监测维护系统的具体说明如下:

（1）汇集各种监测数据，便于集中综合分析。以现有监测系统为基础，采用各种传输方式及联网方式，把各种信号设备和相关通信设备的监测信息汇集至数据中心，数据中心分析人员充分利用各种监测数据，进行比对分析、关联分析及综合分析。

（2）建设数据处理平台，实现综合智能分析。在构建数据处理平台基础上，融合各种监测数据及现场维修人员测试、检查数据及设备日常故障数据，总结、分类维修经验、标准模型和领域知识，建立智能分析与故障诊断知识库，积极开发比对分析、关联分析及综合分析软件，实现综合智能分析。

（3）融合通信网管监测信息，实现通信信号监测一体化。许多列控系统故障需要依靠信号监测系统及通信网管系统信息共享、综合分析，才能实现高效诊断与处理。因此，应当融合通信网管相关监测信息，包括GSM-Ｒ的监测信息等，实现地面设备监测与车载设备监测、通信系统监测与信号系统监测一体化。

（4）充分利用历史监测数据，开展电务设备状态预测分析。充分利用各种监测系统存储的历史数据及电务段收集的设备检修及履历数据，运用可靠性技术及数据挖掘技术，与生产厂家一起开发设备可靠性分析模型，掌握设备状态的可靠性特性，实现设备状态的智能分析与预测，为实现现场设备“状态修”奠定技术基础。

（5）与电务调度指挥中心系统有机结合。监测数据处理中心，为调度指挥中心系统提供各种故障信息、设备状态信息及辅助决策方案，提高电务调度指挥及应急处置能力，实现对问题库的发现、整改、督办、销号、验证等过程盯控，加强重点维修工作的督办过程跟踪，实现对设备报警信息的闭环处理、设备运用监控和现场作业监控。

结束语

在铁路系统中，信号设备的可靠性对于铁路的安全运行具有非常重要的作用。所以，应当加强设备应急管理，采用在线监测、智能监测等技术，对信号设备进行监控，从而提高设备的可靠性。

参考文献：

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